Вулканы

ЧЕЛОВЕЧЕСТВО ЗНАКОМО С ВУЛКАНАМИ С НЕЗАПАМЯТНЫХ ВРЕМЕН. НИЧЕГО УДИВИТЕЛЬНОГО В ЭТОМ НЕТ: УСТРАШАЮЩИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ЗЕМНЫХ НЕДР ОТМЕЧЕНЫ НА ВСЕХ КОНТИНЕНТАХ, КРОМЕ АВСТРАЛИИ. НАШИ ПРЕДКИ — КТО, СТАВ СВИДЕТЕЛЕМ ИЗВЕРЖЕНИЯ, ВЫЖИЛ — ИЗДРЕВЛЕ ЗНАЛИ О СУЩЕСТВОВАНИИ НА ЗЕМЛЕ «ОГНЕННЫХ ГОР», ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОТОРЫХ ПОРОЙ НАПОМИНАЕТ УСВОЕННЫЕ С ДЕТСТВА КАРТИНКИ ГНЕВА БОГОВ, КОНЦА СВЕТА И ПРОЧИХ ВЕЛИКИХ СОБЫТИЙ — В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТОГО, В КАКОЙ ТРАДИЦИИ ВОСПИТАН НАБЛЮДАТЕЛЬ. ЗА ПОСЛЕДНИЕ ПОЛТОРЫ СОТНИ ЛЕТ ВУЛКАНЫ СТАЛИ ОБЪЕКТАМИ ПРИСТАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВСЕ НОВЫХ И НОВЫХ НАУЧНЫХ МЕТОДОВ. МЫ ЗНАЕМ О НИХ ДАЛЕКО НЕ ВСЕ, НО УЖЕ ДОВОЛЬНО МНОГО ТЕЧЕТ… И ИНОГДА ПРОТЕКАЕТ
 
 

Планета Земля включает в себя земную кору, мантию и ядро. Это знают все, даже те, кто окончил школу с тройкой по географии, а геологию и вовсе не изучал никогда. Увы, можно сказать, что и вся современная наука не слишком далеко отошла от этой «троечной» схемы. Мы по-прежнему не знаем точно, что и как происходит в недрах нашей планеты глубже десятка километров от поверхности. Никто из живущих сегодня на Земле людей не видел своими глазами вещество мантии, не говоря уже о ядре. Наши представления о том, что и как происходит внутри «шарика», основаны на свидетельствах геофизики — косвенных по определению — и на расчетах теоретиков. Об этом стоит помнить, читая дальше эту статью, да и не только эту.

По современным представлениям, мантия состоит из твердого вещества, очень горячего и сжатого огромным давлением, иначе оно бы расплавилось. Однако эта как бы «твердая» субстанция обладает текучестью. Поднимаясь вверх и растекаясь в стороны со скоростью порядка нескольких сантиметров в год потоки мантийного вещества формируют молодую океаническую кору в зонах центральноокеанских хребтов, которая потом раздвигается в стороны, приводя в движение — не без участия тех же потоков — плавающие сверху глыбы континентов.
 
 
Изредка бывает так, что при движении литосферных глыб обычные условия пребывания мантийного вещества нарушаются. Температура в отдельно взятом месте по каким-то причинам повышается, или падает давление, или, напротив, дрейфующие плиты выжимают наш субстрат вверх. Все эти причины в той или иной степени предположительные, но результат их воздействия несомненен. Вещество мантии плавится, превращаясь в магму, которая, как и всякая жидкость, устремляется туда, где давление меньше, — наверх. Магма содержит в себе некоторое количество легких фракций начиная с водорода, которые при уменьшении наружного давления переходят в газообразное состояние, образуя мелкие, а затем и крупные пузыри. Получающаяся картина напоминает открытие бутылки шампанского, только в геологических масштабах. Везувий, погубивший Помпеи две тысячи лет назад, активен по сию пору.
 
 

В начале существования Земли ее кора была тоньше, а вулканов на ее поверхности больше. Нам выпало жить в относительно спокойную эпоху, но даже и теперь вулканизм более чем заметен. К настоящему времени известны 627 вулканов, каждый из которых извергался хотя бы один раз за последние десять тысяч лет, и можно думать, что эта цифра не окончательная. Ежегодно извергается около шести десятков «огненных гор»

Расплавленная магма находит путь наверх часто, но не всегда. У геологов есть специальное слово для обозначения магматических масс, остывших, так и не добравшись до поверхности, — интрузии. Соответственно слагающие их породы называются интрузивными. С ними связано немало геологических загадок, но сегодня речь не о них, а о том, что все-таки излилось на поверхность.
 
 

Развитие событий при приближении магмы к поверхности и прорыве на нее зависит от многих обстоятельств, но в наибольшей степени от ее химического состава. Жидкая магма состоит из множества разных веществ, но главной ее составляющей, как и многих образовавшихся из нее горных пород, является оксид кремния — Si02. Его содержание в лаве — вышедшей на поверхность магме — колеблется примерно от 37 до 73 процентов. В зависимости от оксида кремния меняются многие свойства расплава, но в первую очередь вязкость. Чем больше в расплаве оксида кремния, тем он вязче. Вязкая лава течет медленно, а иногда даже вовсе не течет, но постепенно выжимается из кратера. Малозаметная на глаз геохимическая деталь имеет решающее значение при определении того, что можно ожидать от проснувшейся напасти.

ПРИ ЗАСТЫВАНИИ ПОТОКА ЛАВЫ ТЕЧЕНИЕ ПОД ЗАТВЕРДЕВШЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ИНОГДА ПРОДОЛЖАЕТСЯ ЕЩЕ ДОЛГО. ТАКИМ ОБРАЗОМ ПОД КОРКОЙ ОБРАЗУЕТСЯ ПОЛОСТЬ — ЛАВОВЫЙ ТОННЕЛЬ. ЕГО РИНА МОЖЕТ ИСЧИСЛЯТЬСЯ КИЛОМЕТРАМИ, А ВЫСОТА — ПРЕВЫШАТЬ РОСТ ЧЕЛОВЕКА

 
 
 
ПОРАЖАЮЩИЕ ФАКТОРЫ
 
 

Вулканизм, как известно, представляет собой бурный выход на земную поверхность различных раскаленных в недрах веществ. Из них мало знакомому с геологией читателю в первую очередь вспоминается собственно лава, то есть магма, извергнутая из вулканического жерла и при этом потерявшая часть своего исходного состава, ушедшую в атмосферу в виде газов. Однако с практической точки зрения лава далеко не всегда так уж опасна: скорость течения ее потоков по склону чаще всего исчисляется метрами в час, а иногда и сантиметрами в сутки. Можно успеть отойти в сторонку.
Гораздо опаснее обычно другие извергаемые вулканом субстанции: газы, пепел, вулканические бомбы.

 
О том, как под слоем пепла был погребен Помпеи с его жителями, знают все. Подобные события происходили и позднее. В апреле 1815 года вулкан Тамбора на острове Сумбава (ныне в Индонезии) изверг в воздух, по современным подсчетам, около 375 миллиардов тонн камней и пепла. На соседнем острове Ломбок слой пепла достигал толщины 60 сантиметров. Поднявшийся в атмосферу мелкодисперсный пепел привел к ощутимому похолоданию в планетарном масштабе. Следующий, 1816 год оказался «годом без лета»: в Западной Европе снег сошел только в июне. Как легко догадаться, следствием этого были неурожай и опять-таки голод. Ну а чудовищное по силе извержение Санторина за полторы тысячи лет, как предполагают историки, могло быть причиной гибели целой цивилизации — крито- микенской.
 
Вулканы убивают людей разными способами, и о некоторых случаях стоит рассказать подробнее.

Тропический остров Мартиника в Карибском море с точки зрения европейца XVII-XIX веков был похож на земной рай. Благодатный климат, плодородные почвы. Переселенческому счастью первое время мешали аборигены, но, имея ружья, решить эту проблему было несложно: индейцев не стало.

Вулкан Мон-Пелье (Лысая гора — фр.) впервые заявил о своих правах на остров в 1747 году: местные жители ощутили серию подземных толчков и увидели поднимающийся с верхушки горы дымок. Ничего страшного за этим не последовало, и к подземным толчкам постепенно привыкли. Несколько поколений людей за полторы сотни лет не находили в них ничего опасного и были по-своему правы: что опасного в природном явлении, которое не мешает человеку родиться, вырасти, оставить после себя детей и внуков и, наконец, спокойно умереть своей смертью? Да и толчки были явлением не сказать чтобы уж очень частым.
 
 
Когда в начале апреля 1902 года над вершиной Мон-Пелье вновь появился столб дыма, жители поначалу восприняли это спокойно. Через пару недель из вулкана повалил пепел, за пару дней покрывший тонким слоем все вокруг. По нынешним меркам, это был серьезный сигнал: дальше будет плохо! Но в самом начале XX века даже ученые-геологи (а был ли тогда на Мартинике хоть один?) имели лишь самое общее представление о том, что может случиться потом.
 
 

23 апреля верхушка горы с грохотом взорвалась, тонкая струйка дыма стала большим столбом. В этот момент уже надо было эвакуировать жителей. Почему это не было сделано, сказать сложно. Известнейший вулканолог Гарун Тазиев три четверти века спустя обвинял местного губернатора в том, что он не захотел тревожить избирателей перед выборами. Может, и так, но о мертвых или хорошо, или никак, а губернатор разделил судьбу своих сограждан. В недрах горы погрохотало несколько дней и стихло. Жители, вероятно, вздохнули с облегчением.

День 8 мая 1902 года вошел в историю вулканологии, да и просто в историю. Вулкан Мон-Пелье изверг облако перегретых газов, в считаные минуты накрывшее административный центр острова — город Сен-Пьер. Температура облака достигала, по-видимому, около 800 градусов по Цельсию. Из тридцати тысяч жителей выжили двое, причем один из них, осужденный уголовник, в момент катастрофы находился в карцере местной тюрьмы — в подвале.
 
 

В последующие недели из кратера вулкана выдавилась коническая вершина, состоявшая, видимо (детальные исследования, насколько известно, произвести было некому), из вязкой лавы и разрушившаяся в течение примерно полутора лет.

 
БУДНИ ВУЛКАНОЛОГОВ
 
 

Реконструируя события на Мартинике (мы опустим многие детали), геологи приходят к заключению, что ключом к произошедшему был химический состав магмы. Будучи очень вязкой, она сыграла роль своеобразной пробки, долго мешавшей газам выходить из жерла вулкана. А когда давление газов стало слишком большим, это привело к их залповому выбросу, оказавшемуся катастрофой для всего живого к юго-западу от вулкана.

Раскаленная лава разлилась тонким слоем по заирской стороне вулкана, уничтожив на ней все живое — и плантации, и их несчастных владельцев. Страшной смертью погибли сотни людей. Скорость потока была такова, что, натыкаясь на деревья, он выплескивался вверх по стволу почти на метр и застывал тонким слоем, не успев сжечь ствол.
 
 

Причина при изучении ситуации оказалась очевидной. Плотность лавы превышает плотность воды почти втрое. Поднятый вверх в жерле вулкана столб расплавленного базальта своим весом просто разорвал стены кратера. Все живое, оказавшееся на пути потока, было обречено, кроме разве что птиц и летающих насекомых.
Причиной катастрофы в данном случае стала очень низкая вязкость лавы. Будь она «погуще» — не смогла бы оставаться жидкой, не поднялась бы вверх и т. д.

Главным для практического применения наших знаний о вулканах сейчас является соотношение между различными продуктами извержений, выбрасываемыми из жерла. Два примера, приведенные выше, показывают, что химический состав и вязкость лавы являются решающими критериями при определении вероятных бедствий.
 
 
 
 
Вулканизм не является исключительной прерогативой нашей планеты. Похожие процессы идут либо шли раньше и на других телах Солнечной системы. Бурная вулканическая деятельность когда-то происходила на Луне. Активность ее недр завершилась около миллиарда лет назад, но благодаря отсутствию воды и атмосферы огромные лавовые потоки сохранились до наших дней как напоминание о былых временах.
 
Извержения вулканов когда-то случались и на Марсе. Оставшийся от былых времен конус вулкана Олимп по сей день является самым высоким из известных нам геологических образований в Солнечной системе — его высота превышает 24 км.
 
 
Сенсацией XX века стало открытие американскими АМС «Вояджер» в 1979 году действующих вулканов на Ио — одном из галилеевых спутников Юпитера. Последующие наблюдения за Ио — как с автоматических аппаратов, так и с Земли — показали, что вулканическая деятельность на нем масштабна и практически постоянна: на смену одним извержениям приходят новые.
 
 

Последние годы принесли сообщения о вероятных вулканических проявлениях на Титане — одном из крупных спутников Сатурна. Одним словом, хотя человек изучает вулканы уже несколько столетий, эта тема по-прежнему неисчерпаема.