199_p1912_D2_9575

Идеальный конус стратовулкана имеет у кратера углы наклона 40º, а у подножия – 30 º. Классический пример стратовулкана – вулкан Фудзи в Японии.

Нередко во время извержения или после него образуется кальдера, представляющая собой крупный провал округлой формы диаметром в несколько километров (иногда 10–15 км). Различают кальдеры, обусловленные мощными эксплозивными извержениями, и кальдеры, возникновение которых связано с излиянием больших объемов базальтовой магмы и последующим обрушением застывшей кровли.

Различают действующие, уснувшие и потухшие вулканы. К уснувшим относят вулканы, об извержениях которых нет сведений, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения или другие проявления вулканической деятельности, не переходящие в вулканическое извержение. Потухшие – это вулканы без какой-либо видимости вулканической активности в историческое время. Многие потухшие вулканы могут стать действующими, как это произошло с вулканами Мон-Пеле, Везувием, Безымянным (начал извергаться в 1955 г., а до этого молчал больше тысячи лет).

По условиям возникновения различают следующие типы вулканов:

1.Вулканы в зонах субдукций – места погружения океанской литосферы под континентальную. Накопленная здесь на границах материковых плит магма устремляется к земной поверхности.

2.Вулканы в рифтовых зонах. Образование вулканов в этих зонах связано с тектоническими явлениями, происходящими при «выпучивании» коры. Восточно-Африканская рифтовая долина, Исландия, часть Азорских о-вов и ряд о-вов Атлантического океана.

3.Вулканы в зонах крупных разломов. К рассматриваемой группе от-

носятся некоторые вулканы Центральной Америки, Карибского бассейна, большей части Азорских, Канарских о-вов и о-вов Зеленого Мыса.

4.Вулканы зон «горячих точек». Здесь из-за высокой тепловой энергии горные породы плавятся и в виде базальтовой лавы выходят на поверхность океанического дна. Острова Тихого и Индийского океана, Гавайские о-ва.

5.Вулканы в зонах столкновения континентов. Это действующие вулканы Средиземноморья; ряд совсем молодых, возможно, еще не потухших окончательно вулканов Малой Азии, Кавказа, Ирана. Подавляющее большинство действующих вулканов (850) приурочено к полосе перехода от континентов к океанам. На «огненное кольцо» и на Индонезийскую островную дугу, лежащую на периферии Индийского океана, приходится 80 % активных вулканов. 20–40 вулканов ежегодно изверга-

41

ются. Их общая характерная годовая «производительность» – 3–6 × 109 т извергаемого вещества (Мархинин, 1980).

Самые крупные и известные континентальные вулканы расположены в Африке. Они протянулись вдоль области Великого африканского грабена, в рифтовых долинах которого расположен ряд больших озер: Альберт, Киву, Таньганьика и Ньяса. Самая высокая гора Африки – Килиманджаро (5895 м) является вулканом, о недавней деятельности которого свидетельствуют расположенные на нем фумаролы. Горы Ньямлагира (3052 м) и Ньирагонго (3470 м) также активные вулканы. Известность они приобрели благодаря тому, что в их кратерах долгие годы сохранялись лавовые озера.

В недалеком прошлом вулканы действовали на Аравийском п-ове, в Монголии и северо-восточной Сибири. Это вулканы Балаган-Тас (Верхоянье – хребет Черского), группа Момских вулканов, Зашиверский вулкан

(XVIII столетие).

70 % активных вулканов на Земле – подводные. В Тихом океане о-ва Гавайские, Галапагосские и Самоа – это вершины самых крупных океанических вулканов. Доказано, что коралловые атоллы образуются на вулканическом основании. Колонии кораллов живут на глубинах до 100 м, но мощность коралловой толщи на о-вах Тихого океана колеблется от 338 м до 2 тыс. м. Предполагают, что они поселились на вершинах подводных вулканов, которые в дальнейшем погрузились (Мархинин, 1980). Подводные вулканы распределены довольно неравномерно и контролируются зонами разломов. Специфика вулканических извержений в океанах обусловливается: строением океанической мантии, связью с относительно неглубокими разломами, извержения нередко происходят под толстым слоем воды, давление растворенных в лаве газов меньше, чем давление столба воды. На больших глубинах в лаве не происходит образование газовых пузырьков, она не взрывается и не вскипает. Часто при извержении образуются силлы и лакколиты, так как плотность насыщенных водой рыхлых придонных осадков близка к плотности воды.

Выделяют следующие типы вулканической деятельности: плинианский, пелейский, вулканский, гавайский, стромболианский. Они различаются по составу и объему продуктов, поступающих на поверхность при извержении, интенсивности и продолжительности извержения. Но бывает, что характер извержений вулкана меняется от одного события к другому, а иногда и в ходе одного и того же извержения. Тектоника плит определяет не только местоположение вулканов, но и тип вулканической деятельности. Гавайский тип вулканов преобладает в районах «горячих точек» и в рифтовых зонах. Плинианский, пелейский и вулканский типы характерны для зон субдукции. Известны и исключения, например,

42

стромболианский тип наблюдается в различных геодинамических условиях. Кроме того, все типы делятся на две категории: пирокластовую и эксплозивную. Интенсивность вулканических извержений (табл. 1.10)

оценивается в баллах VEI (Volcanic Explosion Index).

Таблица 1.10

Эмпирическая шкала интенсивности вулканических извержений

*VEI – вулканический эксплозивный индекс.

Гавайский тип

Жидкая базальтовая лава медленно вытекает по трещинам. Образуются мощные базальтовые покровы. Пирокластических продуктов выбрасывается мало, большую их часть составляют брызги, падающие вблизи источника извержения. Часто образуются лавовые озера, которые, фонтанируя на высоту в сотни метров, выбрасывают жидкие куски лавы типа «лепешек», создающие валы и конусы разбрызгивания.

Стромболианский тип

Название происходит от вулканического о-ва Стромболи в Средиземном море (Липарские о-ва). Извержение характеризуется непрерывной эруптивной деятельностью на протяжении нескольких месяцев и даже лет и не очень большой высотой эруптивного столба (до 10 км). Вулкан Стромболи находится в состоянии активности более 400 лет, вулкан Ясур на о-ве Тана в Тихом океане – в течение 200 лет. Стратовулканы образуются последовательными напластованиями тефры. Лава выбрасывается газовыми взрывами в виде шлаков. Чередования большей и

43

меньшей активности. Состав продуктов извержений обычно базальтовый, реже андезитовый.

Плинианский тип

Называется по имени римского ученого Плиния Старшего, который впервые описал этот тип, а во время второго извержения Везувия в 79 г. н. э. он погиб. Извержения этого типа характеризуются наибольшей интенсивностью и происходят непрерывно в течение нескольких часов и даже дней. Из глубоко расположенного магматического очага на земную поверхность изливается лава, насыщенная газами. Сильными эксплозиями она выбрасывается в атмосферу и выпадает в виде пепла. Пепел разносится ветром на большие расстояния. Извержение может завершиться обрушением вулканического сооружения и образованием кальдеры. Иногда при извержении возникают палящие тучи, но лавовые потоки образуются не всегда. Активность эпизодическая, наблюдаются долгие периоды покоя.

Во время извержения Везувия в 79 г. н. э. под высокотемпературной тефрой были погребены гг. Помпеи и Страбия, Геркуланум завален грязекаменными потоками – лахарами. В результате мощных взрывов близповерхностная магматическая камера опустела, вершинная часть Везувия обрушилась и образовалась кальдера, в которой через 100 лет вырос новый вулканический конус – современный Везувий. Плинианские извержения происходят, как правило, внезапно, часто без всякой предварительной подготовки. К этому типу относится взрыв вулкана Кракатау в Зондском проливе между о-вами Ява и Суматра в 1883 г. Звук от взрыва был слышен на расстоянии 5 тыс. км, вулканический пепел достиг 100 км высоты. В океане возникли волны цунами высотой 30 м от которых в прибрежных районах погибло 46 тыс. чел. На месте группы о-вов Кракатау образовалась гигантская кальдера.

Пелейский тип

Называется по извержению в 1902 г. вулкана Мон-Пеле на о-ве Мартиника. Характеризуется очень вязкой лавой, которая затвердевает до выхода из жерла с образованием одного или нескольких экструзивных куполов, выжиманием над ним обелиска, выбросами палящих туч.

Вулканский тип

Название происходит от о-ва Вулькано в Средиземном море. Извержения непродолжительны (от нескольких минут до нескольких часов), но возобновляются каждые несколько дней или недель на протяжении нескольких месяцев. Стратовулкан с центральным куполом. Вязкие лавы забивают подводящий канал. Время от времени происходит прорыв кратера давлением и осуществляется извержение, выброс тефры. Высота эруптивного столба достигает 20 км. Характерно формирование лавовых

44

потоков; пепловые выбросы и экструзивные купола возникают не всегда. После эксплозии лава вытекает спокойно.

Вулканические извержения включают в себя несколько явлений, которые могут грозить катастрофическими следствиями.

Лава – силикатный расплав, насыщенный газами. От характера лавы зависит характер самого извержения. В основном распространены базальтовые лавы, которые при выходе на поверхность имеют температуру до 1100–1200 °С, текут со скоростью до 60 км/ч и при небольших уклонах образуют лавовые «реки». На воздухе лава быстро остывает и покрывается корочкой, при дальнейшем движении затвердевает, напоминая канаты. Такая лава называется канатной или «пахоэхоэ». Если лавовый поток течет медленно, то корка на нем застывает быстрее и становится толще. Под собственной тяжестью она неоднократно ломается и вновь застывает. На поверхности потока образуется хаотическое скопление обломков различного размера, которые носят гавайское название «аа». Более кислые, вязкие и низкотемпературные лавы (андезиты, дациты, риолиты) образуют сравнительно короткие и мощные потоки.

Лавовые потоки разрушают здания, перекрывают дороги и сельскохозяйственные земли, которые на много столетий исключаются из хозяйственного использования, пока в результате процессов выветривания не сформируется новая почва.

Вулканические бомбы имеют двоякий смысл. Когда наблюдают извержение, то бомбами называют все крупные обломки и обрывки лавы, вылетающие из кратера. Как правило, это бесформенные куски шлака или пемзы. При выбросе из жерла они находятся в расплавленном состоянии, но, пролетев многие сотни метров, остывают в воздухе и падают на склоны вулкана отвердевшими. После извержения бомбами называют характерные образования, имеющие специфическую форму и поверхность, появившиеся в процессе полета и падения обрывка еще не застывшей лавы. Бывают гигантские вулканические бомбы, достигающие в длину нескольких метров и массы в сотни и тысячи килограммов, но известны микробомбы, размеры которых исчисляются миллиграммами. Вулканические обломки меньше 7 см называют лапилли (от лат. шарик, маленький камень). В честь гавайской богини вулканов они называются «слезами Пеле», а тонкие нити из стекловидной лавы – «волосы Пеле».

Вулканические пеплы – продукт природного измельчения магмы, состоят из смеси пыли и песка с размером частиц менее 2 мм. Возникают в результате распыления жидких и твердых лав различного состава и представляют собой застывшие при взрывном извержении тоненькие перегородки из магмы между расширяющимися газовыми пузырьками. Образуют основную массу всех вулканических продуктов. Мельчайшие частицы пеплов переносятся на огромные расстояния. Во время извер-

45

жения вулкана Безымянного (Камчатка) в 1956 г. пепел долетел до Великобритании. Вследствие вулканических извержений на крышах зданий накапливаются мощные слои пепла, что грозит их обрушением. Попадание в легкие животных мельчайших частиц пепла приводит к падежу скота. Взвесь пепла в воздухе представляет опасность для автомобильного и воздушного транспорта. Часто на время пеплопадов закрывают аэропорты. Ученые предполагают, что после крупнейших извержений вулканов средняя температура атмосферы Земли понижается на несколько градусов за счет выброса мельчайших частиц (менее 0,001 мм) в виде аэрозолей и вулканической пыли. Сульфатные аэрозоли и тонкая пыль, попадая в стратосферу, сохраняются там в течение 1–2 лет. Вулкан Сакурадзима в Японии каждый год выбрасывает в атмосферу около 14 млн т пыли. Расположенный рядом с ним г. Кагосима по праву считается самым пыльным городом мира.

Факты истории

Самые тяжелые годы Малого ледникового периода в России приходятся на начало царствования Б. Годунова – 1600, 1601, 1602, 1603 гг. В Москве выпадал снег и в июле, и августе. Четыре неурожайных года подряд. Голод был таким, что съели всех собак, кошек, мышей и крыс (Никонов, 2007).

Врезультате извержения вулкана Лаки в Исландии в 1783 г. темпера-

тура воздуха в Северном полушарии упала на 1–2 градуса. Длина лавовых потоков достигала 75 км. Лава покрыла площадь размером 567 км2, часть населения вымерла в результате отравления пастбищ. Впервые после этого извержения Бенджамин Франклин высказал мысль о влиянии вулканической пыли на изменение температуры воздуха и климата.

Самый мощный взрыв исторического времени произошел в 1815 г. (7

баллов по VEI) на о-ве Сумбава в Индонезии. При взрыве вулкана Тамбора объем извергнутого пепла достиг 80 км3. Средняя высота о-ва Сумбава уменьшилась с 4 100 до 850 м над уровнем моря. В течение нескольких дней после извержения над Зондским архипелагом стояла кромешная тьма – солнце было полностью окутано вулканической пылью.

В1912 г. после катастрофического взрыва вулкана Катмай на Аляске 2 дня падал тончайший стекловидный пепел. Он покрыл слоем толщиной 25 см о-в Кадьяк и другие острова – жители были вынуждены эвакуироваться. В 3 тыс.

км от вулкана, в южной Калифорнии, из-за вулканической пыли на 20 % уменьшиласьсолнечная инсоляция. Поподсчетам быловыброшено 25 км3 пепла.

Взрывы вулкана Пинатуба на Филиппинах в 1992 г. сопровождались катастрофическим пеплопадом, который вынудил американцев эвакуировать свои военные базы.

Извержение вулкана Ключевская сопка на Камчатке в 1994 г. подняло массы пепла на высоту 10–20 км, что затруднило полеты самолетов.

46

Пепловые частицы в момент образования имеют температуру более 10 тыс. ºС. Из зоны очага они удаляются со скоростью сотен метров в секунду и очень быстро приобретают температуру окружающей среды. Перепад давлений является причиной больших скоростей пепловых частиц и газа в пепло-газовом столбе. Трение и столкновения частиц приводят к электризации пепла. В пепло-газовой туче возникают мощные электрические заряды, которые реализуются в виде разрядов и молний. Длина их достигает километров, ширина каналов – десятки сантиметров. В каналах молний за доли секунд развивается температура 10–30 тыс. градусов.

Вулканические грязекаменные потоки (лахары) – бурные потоки воды с пеплом, камнями, грязью, снегом. Образуются, как правило, в результате того, что кратеры в промежутках между извержениями заполняются водой, стекающей с окружающих склонов. Стенки кратера часто сложены пеплом, в котором легко образуются бреши как при дальнейшей вулканической деятельности, так и под давлением заполняющей кратер воды. При этом бурные потоки воды с пеплом, камнями, грязью и снегом устремляются вниз по склону горы с большой скоростью, снося все на своем пути. Второй причиной образования лахаров является интенсивное выпадение осадков, которые провоцируют это явление.

Факты истории

1985 г. При извержении колумбийского вулкана Невадо-дель-Руис погибло 20 тыс. чел. Раскаленная магма расплавила снежную шапку горы. Смесь вулканических извержений и ледяной воды помчалась вниз по склону со скоростью до 40 км/ч. Городок Армеро и тысячи жителей остались погребены в слое грязи толщиной свыше 4 м. На равнину было вынесено более 40 млн м3 материала. Роковая судьба Армеро постигла и соседние общины.

Палящие тучи – плотные облака газов и раскаленного твердого материала, которые, перевалившись через край кратера, быстро устремляются вниз по склону. Поражающее действие палящей тучи обусловлено образующейся при ее возникновении ударной волной и валом жара (до 1000 °С). Туча может передвигаться со скоростью от 90 до 200 км/ч. Подвижность туч обусловлена выделением газов из раскаленных частиц, которые поддерживаются давлением этого газа, подобно кораблю на воздушной подушке. В результате от ожогов и удушья погибают люди, животные, растения.

Факты истории

Впервые это явление палящих туч было зарегистрировано при извержении вулкана Мон-Пеле на о-ве Мартиника в 1902 г. В середине апреля вулкан стал куриться, временами вырывались густые клубы пепла. Змеи покинули

47

норы в расселинах старой лавы на склонах, спустились к побережью и наводнили плантации и окраины г. Сен-Пьер. Черепахи уплыли из прибрежных вод. Рыбаки отмечали появление глубинных волн во время полного штиля и внезапное потепление воды. 5 мая со склона вулкана скатился небольшой лахар, залил сахарную плантацию и ферму, погибло 24 чел. 7–8 мая извержение усилилось, началась паника среди тридцатитысячного населения Сен-Пьера. Большинство горожан бросились к морю, ища спасения на судах. Тем временем из кратера вулкана вырывалось пламя, слышался оглушительный шум. На некоторое время шум стих, затем последовал громоподобный удар, и из кратера вылетела раскаленная туча. Огненной стеной с большой скоростью она покатилась вниз по склону к городу. Ударная волна перед тучей сбросила толпу, скопившуюся на берегу в море. Вода в гавани закипела, суда опрокидывались, тонули, пылали как факелы. Все население города погибло.

Вулканические газы. В вулканических газах преобладает водяной пар, составляющий 95–98 %. Второе место занимает двуокись углерода СО2; далее следуют газы, содержащие серу, хлористый водород, фтористый водород, аммиак, окись углерода и т. д. Газы поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей. Многие ученые массовое вымирание на границе мела и палеогена объясняют как раз выпадением кислотных дождей. Иногда рельеф местности способствует тому, что вулканические газы распространяются близ поверхности земли, уничтожая растительность или загрязняя воздух в концентрациях, превышающих предельно допустимые нормы. Ярким примером может послужить катастрофа на озере Ниос (Центральная Африка). Озеро Ниос вулканического происхождения, периодически выбрасывает углекислый газ, источником которого является магма, залегающая глубоко под дном. Выброс сопровождается сильным взрывом; люди, живущие по берегам озера, погибают от удушья. В результате выхода газового облака из воды кратерного озера 21 августа 1986 г. погибли более 1700 чел. и огромное количество скота.

Места выхода вулканических газов на поверхность при поствулканической стадии извержения называются фумаролами. Температура газов колеблется от 40–50 до 1000 °С. Иногда фумаролы действуют в течение тысяч лет (знаменитые фумаролы вулкана Сольфатара около Неаполя). Нередко фумаролы выделяют «холодный» газ с температурой около 100 °С и ниже. Такие выделения холодных газов называют мофеттами (от лат. – испарение). Для их состава наиболее характерен углекислый газ. Скапливаясь в низинах, он представляет смертельную опасность для всего живого. Впадины, где находятся мофетты, называют долинами смер-

48

ти. В Исландии в 1948 г. при извержении вулкана Гекла углекислый газ накопился в ложбине у подножия вулкана. Находившиеся там овцы погибли, пастухи же ничего не почувствовали, так как их головы были выше уровня пласта углекислого газа.

Вулканические газы могут наносить и косвенный вред. Содержащиеся в них соединения фтора захватываются пепловыми частицами; выпадая на поверхность земли, последние заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом загрязняются открытые источники водоснабжения населения.

В опасной близости от активных вулканов находится около 7 % населения Земли. В 1983 г. по инициативе ЮНЕСКО была разработана классификация, согласно которой выделено 89 вулканов с высокой степенью риска. Сложность проблемы вулканической опасности подтверждается тем фактом, что ни вулкан Эль-Чичон (катастрофическое извержение 1982 г.), ни вулкан Невадо-дель-Руис (Колумбия), извержение которого унесло свыше 22 тыс. жизней, до своих извержений не считались опасными. До сих пор среди ученых нет единого мнения по поводу определения ействующеего вулкана. Многие потухшие вулканы могут стать действующими.

Факты истории

1815 г. Извержение вулкана Тамбора. Объем пепла и обломков составил

100 м3.

Вулканический пепел покрыл территорию площадью 300 тыс. км2 слоем 25 см. После извержения образовалась кальдера диаметром 7 км и глубиной

700м. Погибли 92 тыс. чел.

1883 г. Извержение вулкана Кракатау. Высота эруптивного столба

достигала 30 км, на расстоянии 160 км все окуталось дымом и пылью. Тефра покрыла территорию площадью около 300 тыс. км2. Звук взрыва был слышен в радиусе 5 тыс. км. В результате образовавшегося цунами на о-вах Яве и Суматре погибли 40 тыс. чел.

1911 г. Извержение вулкана Таль. Извержение происходило не только из вершины кратера, но из кратеров на склонах вулкана. Слой грязи толщиной до 80 м, сопровождаемый потоком ядовитых вулканических газов, уничтожил людей и дома на расстоянии 10 км.

1919 г. Извержение вулкана Келуд. Взрыв сопровождался выбросами пепла, огня и воды. Прорыв кратерного озера привел к гибели 5 500 жителей на равнине у подножия горы.

1928 г. Извержение вулкана Этна. Лава медленно сползала по северной стороне вулкана, уничтожив городок Маскали.

1951 г. Извержение вулкана Ламингтон. Погибли 2 942 чел. от ураганных ветров, наполненных паром, горячим пеплом, обломками и горячей грязью. Эти ветры получили название нью-арденте.

49

1955 г. Извержение вулкана Безымянный. Вулканическая пыль поднялась на высоту 45 км. Извержение сопровождалось сильным взрывом в результате которого высота вулкана уменьшилась на 183 м. На месте вершины вулкана образовалась воронка шириной до 2 км и глубиной до 1 км. Образовались грязевые потоки, горячий слой пепла покрыл площадь 482 км2.

1985 г. Извержение вулкана Руис. Горячий пепел, пар и расплавленная порода, извергаясь из кратера, вызвали быстрое таяние ледника и снега, что привело к образованию гигантского лахара. Этим потоком был стерт с лица Земли г. Армеро и несколько селений. Погибли 23 тыс. чел.

1980 г. Извержение вулкана Сент-Хеленс. Из склона горы вырвался поток горячих, наполненных пеплом газов. Из конуса вверх вертикально взметнулась туча пепла. Погибли 62 чел.

1991 г. Извержение вулкана Пинатубо. Потоки газа, пепла и расплавленных до 980 °С горных пород хлынули вниз со скоростью 100 км/ч. Туча пепла достигли Сингапура. В провинциях слой пепла и вулканических обломков достигал 90 см. 14 июля на Филиппины обрушился тайфун. Под тяжестью пропитавшегося водой пепла рушились здания. Извержение превратило 150 тыс. чел. в беженцев.

1.3. Геологические ОПП. Экзогенные опасности

Оползни возникают как в рыхлых, так и в скальных породах при наличии полого наклонных водоупоров, выполняющих роль «смазки» при избыточном увлажнении грунтов. В какой-то момент сила связанности грунтов или горных пород оказывается меньше силы тяжести, и вся масса приходит в движение. Возникновение оползней вызывает обводненность грунта, изменение вида насаждений или уничтожение растительного покрова, выветривание, сотрясения. По скорости смещения склоновые процессы подразделяются на три категории: медленные, со средней скоростью и быстрые. Медленные иногда называют волочениями, скорость сползания не превышает несколько десятков сантиметров в год. Опасность этих смещений состоит в том, что они могут постепенно перейти в быстрые, что и происходит со многими крупными оползнями. Смещения со средней скоростью – метры в час или метры в сутки. Скорость быстрых оползней составляет нескольких десятков километров в час. Такие оползни могут стать причиной катастроф с многочисленными человеческими жертвами.

Оползневой участок состоит из отрыва, скольжения и фронтальной зоны (аккумуляции). В зоне отрыва бывают различимы основная трещина отрыва и плоскость скольжения, по которой тело оползня отделилось от подстилающей породы. По механизму оползневого процесса выделя-

50