Причины извержения вулкана

Наша Земля не вся твердокаменная насквозь, скорее она напоминает яйцо: сверху тонкая твердая скорлупа, под ней вязкий слой горячей мантии, а в центре — твердое ядро. Земная «скорлупа» называется литосфера, что в переводе с греческого означает «каменная оболочка». Толщина литосферы в среднем около 1% радиуса земного шара: на суше она составляет 70-80 километров, а в глубине океанов может быть всего 20 километров. Литосфера вся изрезана разломами и напоминает мозаику.

Температура мантии — тысячи градусов: ближе к ядру температура больше, ближе к оболочке — меньше. Из-за разницы температур происходит перемешивание вещества мантии: горячие массы поднимаются вверх, а холодные — опускаются (так же, как закипающая вода в кастрюле или чайнике, но только происходит это в тысячи раз медленнее). Мантия хоть и разогрета до огромных температур, но из-за колоссального давления в центре Земли она не жидкая, а вязкая — как очень густая смола. Литосфера-«скорлупа» как бы плавает в вязкой мантии, немного погрузившись в нее под тяжестью своего веса.

Достигая подошвы литосферы, остывающая масса мантии какое-то время движется горизонтально вдоль твердой каменной «скорлупы», но затем, остыв, она снова опускается в направлении центра Земли. Пока мантия движется вдоль литосферы, вместе с ней поневоле движутся и куски «скорлупы» (литосферные плиты), при этом отдельные части каменной мозаики сталкиваются и наползают друг на друга.

Часть плиты, которая оказалась снизу (на которую наползла другая плита), постепенно погружается в мантию и начинает плавиться. Так образуется магма — густая масса расплавленных пород с газами и парами воды. Магма легче, чем окружающие породы, поэтому она медленно поднимается к поверхности и накапливается в так называемых магматических очагах, которые располагаются чаще всего вдоль линии столкновения плит. Магма более жидкая, чем мантия, но всё же достаточно густая; в переводе с греческого «магма» означает «густая паста» или «тесто».

Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге и правда напоминает дрожжевое тесто: магма увеличивается в объеме, занимает всё свободное пространство и поднимается из глубин Земли по трещинам, норовя вырваться на волю. Как тесто приподнимает крышку кастрюли и вытекает через край, так и магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность. Это и есть извержение вулкана.

Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы. Процесс дегазации известен каждому: если осторожно открыть бутылку с газированным напитком (лимонадом, кока-колой, квасом или шампанским), раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена — это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация). Если бутылку с шампанским перед открыванием потрясти или нагреть, то из нее вырвется мощная струя, и удержать этот процесс невозможно. А если бутылка неплотно закрыта, то эта струя может сама вышибить пробку из бутылки.

Магма в магматическом очаге находится под давлением, так же как и газированные напитки в закрытой бутылке. В том месте, где земная кора оказалась «неплотно закрыта», магма может вырваться из недр Земли, вышибив «пробку» вулкана, и чем прочнее была «пробка», тем сильнее будет извержение вулкана. Поднимаясь вверх, магма теряет газы и пары воды и превращается в лаву — магму, обедненную газами. В отличие от шипучих напитков, газы, которые выделяются при извержении вулкана, — горючие, поэтому они воспламеняются и взрываются в жерле вулкана. Сила взрыва вулкана бывает настолько мощной, что на месте горы после извержения остается огромная «воронка» (кальдера), и если извержение продолжается, то прямо в этой впадине начинает расти новый вулкан.

Однако бывает, что магме удается найти легкий выход на поверхность Земли, тогда лава вытекает из вулканов вообще без взрывов — как кипящая каша, булькая, переливается через край кастрюли (так, например, извергаются вулканы на Гавайских островах). У магмы не всегда хватает сил выйти на поверхность, и тогда она медленно застывает на глубине. В этом случае вулкан вообще не образуется.

Как же все-таки работает вулкан? Когда открывается «клапан» в Земле (вышибается пробка вулкана), давление в верхней части магматического очага резко снижается; внизу же, где давление пока еще большое, растворенные газы всё еще входят в состав магмы. В жерле вулкана из магмы уже начинают выделяться пузырьки газов: чем выше, тем их становится больше; эти легкие «воздушные шарики» поднимаются вверх и увлекают за собой вязкую магму. Около поверхности уже образуется сплошная пенистая масса (застывшая вулканическая каменная пена даже легче воды — это известная всем пемза). Дегазация магмы завершается на поверхности, где, вырвавшись на свободу, она превращается в лаву, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород.

После бурного процесса дегазации давление в магматическом очаге снижается, и извержение вулкана прекращается. Жерло вулкана закрывается застывшей лавой, но иногда не очень прочно: в магматическом очаге остается достаточно жара, поэтому на поверхность через трещины могут вырываться вулканические газы (фумаролы) или струи кипящей воды (гейзеры). В этом случае вулкан всё еще считается действующим. В любой момент в магматической камере может накопиться большое количество магмы, и тогда процесс извержения начнется вновь.

Известны случаи, когда извергались вулканы, молчавшие и 300, и 500, и 800 лет. Вулканы, которые хотя бы раз извергались на памяти человека (и могут заработать вновь), называются спящими.

Потухшие (или древние) вулканы — это те, которые работали в далеком геологическом прошлом. Например, столица Шотландии город Эдинбург стоит на древнем вулкане, который извергался более 300 миллионов лет назад (тогда еще и динозавров-то не было).

В результате движения литосферных плит могут возникать магматические очаги. Если жидкая магма вырывается на поверхность Земли, начинается извержение вулкана. Часто извержение вулкана сопровождается мощными взрывами, это происходит из-за дегазации магмы и взрыва горючих газов. Вулкан засыпает, если прекращается подача новых порций магмы из магматического очага, но может проснуться (ожить), если движение плит продолжается и магматический очаг вновь заполняется. Вулканы тухнут окончательно, если движение плит в этом районе прекращается.

Извержение вулкана - активная деятельность вулкана, опасная для любых форм жизни, выбрасывание на земную поверхность раскаленных обломков, пепла, излияние лавы. Извержение вулкана может продолжаться от нескольких часов до многих лет. При взрывных извержениях выбрасывается большое количество обломочного материала: вулканических бомб (размером от горошины до 2-3 метров), пепла. В результате, выброс пепла на большую высоту в атмосферу сказывается на погоде Земли в течение долгого времени. При некоторых извержениях вязкая магма застывает в жерле вулкана, не излившись.

Вулкан выбрасывает газы, жидкие и твердые вещества с высокой температурой. Это часто становится причиной разрушения строений и гибели людей. Лава и другие раскаленные извергаемые вещества стекают по склонам горы и выжигают все, что встречают на своем пути, принося неисчислимые жертвы и поражающие воображение материальные убытки. Единственной защитой от вулканов является всеобщая эвакуация, поэтому население должно обязательно быть знакомо с планом эвакуации и беспрекословно подчиняться властям в случае необходимости.

В 1883 году в августе в Индонезии на острове Кракатау (высота 800 м) произошло одно из самых знаменитых и мощных извержений вулкана, отзвуки данного события были слышны даже за 3500 км. в Австралии, и целый год после извержения небосвод украшали необычайные, красочные разводы. Вылилось 18 куб. км лавы, и огромная волна, 35 метров, смела сотни прибрежных поселков и городов Явы и Суматры, в результате погибло 36 тысяч человек.

На Земле около 600 действующих вулканов. Самые высокие из них находятся в Эквадоре (Котопахи - 5896 и Сангай - 5410 метров) и в Мексике (Попокатепетль - 5452 метра). В России находится четвертый в мире по высоте вулкан - это Ключевская Сопка высотой 4750 метров. Одно катастрофическое извержение случилось 8 мая 1902 года на острове Мартиника в Карибском море. За день до этого на соседнем острове проснулся вулкан Суфриер, погибло 2 тысячи человек. Жители городка Сен-Пьер на Мартинике не услышали в этом угрозы для себя - эвакуировались только две тысячи человек. А утром следующего дня три взрыва обрушили на городок раскалённую лаву и пепел. Город полностью сгорел, погибло 30 тысяч человек.

В истории катастроф особое место занимает ещё одно страшное извержение - Везувия. 24 августа 79 года над Неополитанским заливом раздался взрыв, который под слоем пепла, лавой и кипящей грязью похоронил три города: Помпеи, Геркуланум и Стабию. В тот день погибло 10 тысяч человек.

Опасны почти все проявления вулканической деятельности. Само собой понятна опасность кипящей лавы или бомбочек. Но не менее страшен и пепел, который проникает буквально всюду. Представьте себе непрерывный серо-черный снегопад, который заваливает улицы и пруды, двери домов. Крыши, рушащиеся под его тяжестью. Помпеи погибли именно так: под слоем пепла в 7-8 метров.

Вулкан опасен не только во время извержения. Кратер ещё долго может таить под внешне крепкой коркой кипящую серу. Опасны и кислотные или щелочные газы, которые напоминают туман. Впрочем, даже обычный углекислый газ убивает все живое.

Долина смерти на Камчатке (в Долине гейзеров) накапливает углекислый газ, который тяжелее воздуха, и волки, лисицы, зайцы или птицы часто гибнут, оказавшись в этой низине. Интересно, что человек может пройти подобную ловушку даже не заметив - если окажется выше слоя тяжелого газа.

Современная наука довольно точно предсказывает вулканические извержения. Почти на каждом действующем вулкане находятся станции или приборы, позволяющие следить за жизнью огненной горы. Обычное решение при угрозе катастрофы - эвакуация соседних поселков и городов. Однако иной раз удаётся и поспорить со стихией. Например, в 1983 году на склоне знаменитой Этны удалось взрывами создать направленное русло для лавы, что спасло от угрозы ближайшие селения.

В качестве утешающего примера можно привести и историю борьбы жителей исландского городка Вейстманнаэйяр со своим вулканом, проснувшимся 23 января 1973 года. Около двух сотен мужчин, оставшихся после эвакуации, направили пожарные струи на ползущую к порту лаву. Остывая от воды, лава каменела. В борьбу включились мощные струи морской воды от землечерпалки, вошедшей в порт. Затем были смонтированы трубопроводы, удалось спасти большую часть города, порт, и при этом никто не пострадал. Правда, борьба с вулканом затянулась почти на полгода.

Вот какие меры следует принять, когда не нужна эвакуация:

не поддаваться панике, оставаться дома, закрыв двери и окна;

если кому-нибудь нужна помощь, то выходить из дома, надев теплые вещи, желательно невозгораемые, защитив нос и рот увлажненной тряпкой;

не укрываться в подвалах, чтобы не оказаться погребенным под слоем грязи;

не пользоваться автомобилем;

не звонить, а получать информацию по радио;

запастись водой;

следить за тем, чтобы падение раскаленных камней не стало причиной пожаров, которые следует тут же тушить, при первой возможности - очистить крыши от пепла;

пригласить специалистов для проверки устойчивости здания.

Британские ученые считают, что человечество может погибнуть в результате гигантского извержения вулкана. Как сообщил Стивен Селф (Stephen Self) из Открытого университета Великобритании в интервью электронному журналу LiveScience, способа предотвратить катастрофу не существует. Геофизики утверждают, что некоторые вулканы способны к извержениям в сотни раз более мощным, чем наблюдавшиеся когда-либо. Катаклизмы такого масштаба, впрочем, уже происходили на Земле - задолго до появления цивилизации. Ранее американские геологи обнаружили сравнительно неглубоко метровый слой вулканической золы в национальном парке Йеллоустоун (Yellowstone). Виновником его возникновения считают извержение исключительной силы, случившееся примерно 620 тысяч лет назад. Памятником этому событию служат гигантские воронки - кальдеры, которые образовались после разрушения "опустошенных" вулканов. Последствия гигантского извержения подробно описаны в докладе, представленном рабочей группе по стихийным бедствиям при правительстве Великобритании. Достаточно большие территории оказываются погребенными под слоем лавы, а выброшенные в атмосферу пыль и зола затрудняют доступ солнечных лучей к земной поверхности, что сказывается на глобальном климате. Как показал в своем исследовании Майкл Рампино (Michael Rampino) из университета Нью-Йорка, "сверхизвержение" вулкана Тоба на острове Суматра, произошедшее 74 тысячи лет назад, привело к заметному похолоданию и гибели трех четвертей флоры Северного полушария.