Бесплатный фрагмент - Катастрофы в природе: вулканы

Предисловие

Причину… свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю.

Исаак Ньютон

«Математические начала натуральной философии», 1687 год

Ничто не вечно на Земле, как и её современное устройство. Фундамент будущих преобразований земной поверхности закладывается уже сейчас. Об этом свидетельствуют извержения вулканов и непрекращающаяся сейсмическая активность планеты. Научные исследования, компьютерное моделирование и математические расчеты давно лишили иллюзий о сохранности современного лика Земли на вечные времена. Он будет меняться, и даже сейчас трансформируется медленными по сравнению с жизнью десятков и сотен поколений людей перемещениями вещества в её недрах.

Научные знания сменили религиозные представления об устройстве мироздания, а на смену прозрениям великих мыслителей прошлого пришёл системный подход к исследованию Земли. В его основу легло понимание непрерывной взаимосвязи происходящих в природе процессов и явлений. Но это не означает, что перечень неизвестного исчерпан, скорее он стал шире и возникают новые вопросы примерно, так как рост площади круга увеличивает длину его окружности — границу соприкосновения с ещё непознанным.

В прежние времена извержения вулканов уже не раз вмешивались в судьбы человечества, приводя к гибели одни и возвышая другие цивилизации. Одним из значительных событий в истории Древнего мира было извержение вулкана на острове Тира вызвавшее деградацию Минойской цивилизации. Успешно просуществовавшая почти двенадцать столетий она была уничтожена извержением вулкана. Другие примеры можно найти в Мезоамерике, где сильнейшие извержения вулканов круто меняли судьбу индейских племён.

Несмотря на неодолимое желание признать человечество геологическим творцом современной планеты, тем не менее, его роль в жизни планеты невелика. Сравнявшись с силами природы по способности уничтожить всё живое на её поверхности, человек остаётся зависим от катастрофических природных явлений, одним из опаснейших которых остаются вулканические извержения.

На памяти человечества произошло около трёх тысяч мощных вулканических извержений. Скорее всего их было намного больше и озвученные цифры это результат недостатка информации. В будущем её будет больше, как и лучше представление о том, как происходят вулканические извержения.

Большинство действующих вулканов расположено в Тихом океане, образуя своеобразный вулканический пояс к которому приурочены и очаги крупнейших землетрясений. Единственный материк, где нет действующих вулканов это Австралия, но вблизи от неё располагается вулканически активная Новая Зеландия и многочисленные вулканические острова.

Самым красноречивым памятником разгула подземных стихий является извержение Везувия, но не потому что оно было самым мощным на планете, а из-за того, что ударило прямой наводкой по местам проживания овладевших письменностью людей с помощью которой в будущее было передано послание о трагедии. Сегодня здесь и вокруг других опаснейших вулканов выросли многомиллионные человеческие поселения и трагедия Помпеи это воспоминание о будущем.

Тяжесть последствий извержения определяется многими факторами и если исключить глобальные природные катастрофы подобные возникновению вулканической зимы, то другие связанны с тем как человек обустраивает окружающее пространство. Большие потери всегда связаны с неверными ожиданиями населения и во многих случаях их можно избежать, если использовать знания о вулканах.

Исследование вулканических процессов помимо собственно научного интереса важно по многим причинам. Во-первых, для предотвращения катастрофических последствий извержений. Во-вторых, для понимания как образуется земное вещество, важность которого доказана изобретением строительного материала современности — цемента основы современной цивилизации. В-третьих, тепло Земли это неисчерпаемый источник экологически чистой энергии. В-четвёртых, изучение вулканов позволяет лучше понять особенности формирования других космических тел.

Устройство мира и суть окружающих человека вещей остро воспринимается в моменты неизбежности. Но она есть следствие непредусмотрительности, для которой благодаря накопленным знаниям о стихии остается все меньше оправданий в современном мире. Как часто мир будет подвергаться ударам стихии решать природе, но уменьшить беды от них вполне возможно. Нельзя обратить вспять катастрофы, но люди не имеют морального права игнорировать порождаемые ими вопросы требующих честных ответов и неотложных мер.

Вопросам исследования вулканической активности планеты посвящена эта книга. Она будет полезна всем тем, кто интересуется исследованиями в области наук о Земле.

Батыр Каррыев

Профессор, доктор физико-математических наук

E-mail: mweb2001@mail.ru

https://sites.google.com/site/seismkantiana/

Жизнь Геи

Чудеса — там, где в них верят и, чем больше в них верят, тем чаще они встречаются.

Дени Дидро (1713—1784 гг.)

Люди издавна жили рядом с вулканами. Об этом свидетельствует сохранившиеся в Танзании следы людей бежавших от извержения стратовулкана Ол-Доиньо-Ленгаи. Несколько тысяч лет отпечатки скрывал слой тефры, пока их не обнажили дожди и ветры. В 1994 году на юге Франции обнаружен древнейший петроглиф извержения вулкана возрастом около 34 тысяч лет. Другое подобное изображение найдено на территории Турции в неолитическом поселении Чатал-Хююк. Здесь на фреске датируемой 5600—7400 годами до нашей эры изображена извергающаяся двуглавая вершина вулкана Хасандаг.

Возможно, что 320 тысяч лет назад извержения вулканов в восточной части Африки определили будущее человечества. Продолжавшаяся здесь почти 150 тысяч лет вулканическая активность не только изменила условия жизни древних людей, но сказалась и на том, в каком направлении пошла их эволюция. Следующее по времени извержение вулкана Тоба в Индонезии 75 тысяч лет назад вызвавшее глобальное похолодание снова поставило на грань выживания людей.

Вопреки устоявшимся представлениям о шаманском назначении петроглифов, скорее всего, они служили наглядным пособием для обучения молодёжи приёмам охоты и обозначали опасные места, в числе которых были огнедышащие горы. Подтверждение этому можно увидеть в мифологии народов Средиземноморья, Сибири, Северной и Южной Америк. Для первобытного человека вулканические извержения были необъяснимыми явлениями и оставались таковыми тысячи лет, пока знания и опыт не сделали возможным найти их причины в земных недрах.

Всё чаще описываемые в мифах и религиозных вероучениях катастрофические события получают объяснение с позиций современной науки, и нет более удачного примера этого, чем вулканы. Из Древней Греции пришли слова Гигант, Вулкан, Титан, Тайфун и множество других. Они появились в те времена, когда человек олицетворял природную стихию в образах мистических существ. Они проживали в горах и болотах, в морской пучине и лесах — там, где жизни человека угрожали бури и цунами, вулканические извержения и землетрясения, обвалы и оползни.

У древних греков природные катаклизмы слились в образе стоголового Тифона, самого огромного из всех страшных детей Геи рожденной ею от мрачного Тартара для борьбы с верховным богом Зевсом. Но громовержец испепелил головы чудовища и низвёрг его обратно в Тартар, где он заваленный вулканом сотрясает землю. Место заточения Тифона хорошо известно это внесённая IAVCEI в список опаснейших вулканов планеты гора Этна. За последние триста лет мощные извержения вулкана происходили четырежды и он продолжает угрожать новыми катастрофическими извержениями.

Культура обожествления вулканов существовала у многих народов. Олицетворяя смертоносные силы природы в образе бога Вулкана древние римляне одновременно признавали его защитником от пожаров. На Марсовом поле в Риме был построен храм в честь Вулкана, а у вырубленного в скале алтаря Вулканаль проводились собрания и сжигалось оружие побежденного врага.

В древнеримской мифологии бог огня и покровитель кузнечного ремесла Вулкан обладал скверным характером, смягчить который могли только человеческие жертвоприношения. Расположенный к северу от Сицилии остров Вулькано считался местом нахождения его кузницы — на это указывал поднимавшийся из вулканического кратера дым. Название острова стало нарицательным, дав имя всем огнедышащим горам на Земле.

Проживавшие на Американском континенте этносы отводили вулканам особую божественную роль. Это неудивительно, поскольку здесь они жили с ними в тесном соседстве. Цепи высоких горных хребтов Северной и Южной Америк это области активной вулканической деятельности. Над нагорьями в Гватемале возвышаются действующие и потухшие вулканы, в центральной части Сальвадора расположено вулканическое нагорье с двумя краевыми цепями вулканов. Вдоль Южной Америки протянулось величайшее горное сооружение Анд с многочисленными вулканами.

С начала времён вулканические извержения формировали образ жизни американцев. Благодаря необычайному плодородию вулканических почв даже при наличии примитивных видов маиса они собирали хорошие урожаи. Однако губительные извержения вносили свои коррективы в жизнь людей.

Считается, что формирование государственности мая было ускорено значительным притоком населения из горных районов на равнину. В 535 году из-за извержения вулкана Илопанго большая часть их горных земель была покрыта толстым слоем вулканического пепла и людям пришлось спуститься на равнину.

В 200 году во время извержения вулкана Шитле лава и пепел накрыли десятиметровым слоем территорию города Куикуилько, погубив вокруг него поля и леса. Его обитателям пришлось спуститься на равнину. Об этом событии упоминается в ацтекской хронике.

Затем было создано третье Солнце. Его знаком был «Дождь-4». Оно называлось «Солнцем огненного дождя». В это время выпал огненный дождь. Те, кто тогда жили, все были сожжены

И в эпоху этого Солнца выпал также дождь из мелких камней.

«Кодекс Чимальпопока», начало XVII века.

Память о грандиозных природных катаклизмах сохранили мифы и легенды населявших доколумбовую Америку племён. В переводе имя богини огня домашнего очага и вулканов Чантико из Пантеона ацтекских богов означало «Та, которая живёт в доме». Другой бог в мифологии ацтеков Шиутекутли повелевал огнём и вулканами. В конце каждого 52-х летнего цикла ацтеки преподносили Шиутекутли вырванные из поджарившихся на углях человеческих тел сердца. А обитавшее на территории Перу инки на вершине самого высокого действующего вулкана в мире — Льюльяйльяко совершали человеческие жертвоприношения. Майя строили храмы — пирамиды с отверстиями вверху пирамид для выхода дыма с алтарей схожие с вулканами.

В Новой Зеландии племя маори на стратовулкане Тонгариро устраивало гробницы для ритуальных захоронений своих вождей. В Кордильерах склоны вулкана Эль-Сангай использовались племенем хиваро для ритуальных захоронений. Сангай это бог огня древних инков. Существует легенда об их пропавшем золоте якобы спрятанном на вулкане Эль-Сангай. Если это так, то найти сокровища будет затруднительно, поскольку каждый год вулканический пепел здесь наращивает почву на несколько сантиметров. С учётом даты испанского завоевания гипотетический клад уже покрыл десятиметровый слой пепла.

Практика поклонения вулканам существовала у многих древних народов. Они сохраняются до сегодняшнего дня. На являющимся туристической достопримечательностью острове Бали в Индонезии ежегодно проводятся празднества с танцами девственниц для ублажения вулкана Гунунг Агунг. Как считают местные жители, однажды они не выполнили условие, перенеся праздник на другую дату, и вулкан отомстил за это извержением 1963 года. Когда в 1980 году проснулся вулкан Св. Елена два христианских священника объясняли причину этого сугубо геологического явления тем, что люди забыли о благотворительности и не заботились о своих семьях.

В Мексике на высоте 2234 метров над уровнем моря расположена столица страны Мехико. Она окружёна горами вулканического происхождения, а частые землетрясения напоминают, что вулканическая активность здесь ещё не прекратилась. Всего в пятнадцати километрах от центра Мехико на 750 метров вздымается вершина потухшего вулкана Сьерра-де-Гуадалупе относящегося к транс-мексиканскому вулканическому поясу. В 2015 году он был внесён в список десяти самых опасных вулканических образований на Земле.

Во Франции лавовый купол Пюи-де-Дом дал не только своё имя департаменту Пюи-де-Дом, но и почитался как священная гора как галлами, так и римлянами которые построили на его вершине храм Меркурия. В Иране с потухшим стратовулканом Демавенд связана персидская легенда о Биварасбе или Ажи-Дахаке, одном из недобрых духов зороастрийской религии. Его удалось поймать и заточить в горе Демавенд, откуда его дыхание поднимается в виде дыма.

Визитная карточка Японии это действующий стратовулкан Фудзияма на острове Хонсю. Он расположен недалеко от Токио и является священным местом для буддистов и тех, кто исповедует религию синтоизма основывающейся на обожествлении природных сил. С Фудзияма связано большое количество сказок и легенд и первым обожествлять гору много столетий назад стал народ айну, считая, что в недрах горы живёт богиня огня Фудзи.

«Судно шло над вулканическим поясом Фудзи, протянувшимся по дну Тихого океана от центральной части Японии прямо на юг. Этот пояс огня протяженностью более тысячи шестисот километров берёт начало от вершин хребта Хида центрального горного массива Хонсю — Хакуба и Норикура, проходит через Акаиси, Фудзияма, Хаконэ и Амаги, тянется по островам Идзуситито, скалам Бейонейсу, через остров Тори на юг, захватывая острова Нампо, доходит почти до Северного тропика. В океане он обозначен островами песчинками — вершинами подводных вулканов, поднявшимися с глубины четырех тысяч метров. Основания этих островов, состоящие из вулканической породы, омывает прозрачное темно зеленое стремительное течение Куросио, мчащееся с юга на север». Сакё Комацу «Гибель Дракона», 1973 год.

В гавайской мифологии щитовой вулкан Килауэа считается домом богини огня и вулканов Пеле. Считается, что если делать ей подношения то она будет спокойной и милостивой, но если ее разозлить случится извержение. Вулканические пики острова Гавайи являются священными, а Мауна-Кеа наиболее священная из них. До сих пор жители острова приносят жертвоприношения вулканам и богине Пеле, позволяя им чувствовать себя защищенными от нависающей над ними угрозы новых извержений.

Расположенный на границе Китая и Северной Кореи вулкан Пектусан (Байтоушань) почитается как священная гора. По легенде на её вершину с небес спустился отец основателя первого корейского государства Хванун. Мифы прошлого находит отражение и в современное время. Официальная биография бывшего северокорейского руководителя Ким Чен Ира утверждает, что он родился на вулкане около Небесного озера. В 1992 году на вершине вулкана появилась надпись шириной 216 метров: «Пэктусан, Святая гора Революции (Ким Чен Ир. 16 февраля 1992 года)». Изображение вулкана украшает герб Корейской Народно-Демократической Республики.

С вулканическими извержениями связан упадок одних и возвышение других древних государств. В Индонезии извержение вулкана Мерапи на острове Ява в 1006 году привело к краху яванско-индийское царство Матарам. Оно просуществовало почти триста лет и известно своими архитектурными шедеврами, такими как буддийская ступа Боробудур.

Мифы донесли подробности об извержении вулкана на острове Тонгоа (Куваэ). В прошлом он вместе с островом Эпи Тонгоа составлял единый остров Куваэ, но после извержения был разрушен образовав два новых острова. Предания жителей близлежащих островов сохранили подробности катастрофы. Колдуны копали ямы, из которых текла горячая вода, из кратера вулкана слышались странные звуки, а перед извержением кролики, обезьяны и тигры бежали из лесов в деревни. В устном фольклоре жителей Соломоновых островов сохранились воспоминания об извержении 1568 года на острове Саво. Кратер вулкана заполнился водой, тряслась земля, возникали цунами, а на острове погибла вся растительность.

В Средиземноморье гибель Минойской цивилизации связывается с извержением вулкана Стронгиле на острове Тира в 1570 году до нашей эры. Этот вулкан образовался сто — двести тысяч лет назад на существовавшей многие миллионы лет древней суше. Во второй половине четвертичного периода она ушла под воду и вулкан стал островом.

Взрывное обрушение Стронгиле и пирокластические потоки вызвали мощное цунами, обрушившееся на острова в Эгейском море. В атмосферу было выброшено огромное количество вулканического пепла достигшего берегов Африки, Малой Азии, Балканского полуострова, Китая, Гренландии и даже западного побережья США. Наблюдатели в древнем Китае сообщали о темных тучах закрывших Солнце и погасивших дневной свет.

Все острова в радиусе двухсот километров от Санторина, включая остров Крит, покрылись толстым слоем пепла. На всём Средиземноморье температура упала на несколько градусов и возник эффект вулканической зимы длившейся два года. Повсеместно случился неурожай и цивилизация на Крите пришла в упадок, став легкой добычей пришедших с материка эллинов. Минойская трагедия стала прообразом мифа об Атлантиде, о которой первым поведал древнегреческий учёный Платон.

«Через море это в те времена, возможно, было переправиться, ибо еще существовал остров, лежавший перед тем проливом, который называется на вашем языке Геракловыми столпами.… На этом-то острове, именовавшемся Атлантидой, возникло удивительное по величине и могуществу царство, чья власть простиралась на весь остров, на многие другие острова и на часть материка, а сверх того, по эту сторону пролива они овладели Ливией вплоть до Египта и Европой вплоть до Тиррении.… Но позднее, когда пришел срок для невиданных землетрясении и наводнении, за одни ужасные сутки вся ваша воинская сила была поглощена разверзнувшейся землей; равным образом и Атлантида исчезла, погрузившись в пучину». Платон «Тимей», около 360 года до н.э.

Извержение Стронгиле вдохновило древнегреческого поэта Гесиода (VIII — VII века до н.э.) на создание поэмы «Теогония». В ней он описывает битву великанов и богов на горе Олимп со всеми соответствующими вулканическим извержениям явлениями. В поэме можно найди указание местоположения поля битвы и Тартара, до которого несколько дней пути по морю охраняемого его владыкой Посейдоном.

«…Молнии сыпля, пошел Громовержец-владыка. Перуны, Полные блеска и грома, из мощной руки полетели
Часто один за другим; и священное взвихрилось пламя. Жаром палимая, глухо и скорбно земля загудела, И затрещал под огнем пожирающим лес неиссчетный. Почва кипела кругом. Океана кипели теченья
И многошумное море. Титанов подземных жестокий
Жар охватил, и дошло до эфира священного пламя
Жгучее. Как бы кто ни был силен, но глаза ослепляли
Каждому яркие взблески перунов летящих и молний. Жаром ужасным объят был Хаос. И когда бы увидел
Все это кто-нибудь глазом иль ухом бы шум тот услышал, Всякий, наверно, сказал бы, что небо широкое сверху
Наземь обрушилось, — ибо с подобным же грохотом страшным
Небо упало б на землю, ее на куски разбивая
Столь оглушительный шум поднялся от божественной схватки…». Гесиод «Теогония».

Упомянутый Платоном в диалогах «Критий» и «Тимей» катаклизм с рассказом об Атлантиде был извержением на острове Тира. Немало для доказательства этого сделал французский исследователь Жак-Ив Кусто занимавшийся поиском в Средиземном море артефактов исчезнувшей цивилизации. У берегов Псира, Докоса и Дии он нашёл «амфорные стены» и многочисленные свидетельства существования древней цивилизации.

На Крите сохранилось много характерных признаков мощного цунами. Это разрушенные минойские строения, глиняная посуда и кубки, перемешанные с круглой галькой, морскими раковинами и микроскопической морской фауной. Они могли быть вынесены с морского дна на берег только одной силой — мощным цунами.

В древнегреческой мифологии гигантомахия — битва богов во главе с Зевсом, которым помогал и Геракл, с гигантами произошла на берегу Неаполитанского залива. Эта территория издревле обжита человеком, но здесь же расположены знаменитые Флегрейские поля, что в переводе с греческого означает выжженная земля. Это активная вулканическая зона проявляющая признаки супервулкана.

Неудивительно, что обитатели средиземноморского региона одними из первых задумались о природе возникновения вулканов. Люди хотели знать, почему происходят вулканические извержения и землетрясения. Попытки объяснить наблюдаемые явления естественными причинами, а не деятельностью сверхъестественных существ, привели к возникновению науки, основанной на постижении тайн природы через факты и доказательства.

Рассуждения ученых древности о вулканах отталкивались от существовавших на то время представлений об устройстве мироздания и его первичных элементах — земле, воздухе, воде и огне. Их взаимодействием объяснялось образование мира и земной поверхности со скрытыми от глаз недрами. Почти все античные учёные придерживались мнения, что земные недра изобилуют полостями и подземными ходами. Это было вполне логично, поскольку выброс на поверхность вулканических веществ создавал впечатление о наличии под дневной поверхностью свободных от твёрдой породы пространств.

«Вопрос о свойствах внутренних частей Земли принадлежит к числу древнейших вопросов, которое человечество пыталось разрешить. Взгляды, получавшие общее признание, непрестанно сменяли друг друга, и сейчас еще мы имеем немало противоречивых гипотез. Главной причиной этого является, с одной стороны, неверное истолкование целого ряда явлений, а с другой смешение различных понятий». Бено Гутенберг, 1924 год.

Платон считал, что часть земных пустот заполнена воздухом и водой, а другие огненными реками и трясинами. Собственно представление об огненной реке Пирифлегетон в царстве мёртвых Аиде проистекало из подобного представления земных недр. В его пользу свидетельствовали содрогания земли, поскольку понятным образом вызывались обрушениями сводов подземных пустот.

Древнегреческий философ Эмпедокл в поэме «О природе» определил вечные и неизменные элементы в природе — землю, воду, воздух и огонь. Их сочетание образует всё в мире. Для объяснения землетрясений вместо центрального огня пифагорейцев Эмпедокл использовал понятие о расплавленных недрах, без которых невозможно было бы объяснить происхождение вулканов и горячих источников.

В свою очередь древнегреческий учёный Гераклит определил первоосновой мирозданья огонь, части которого всегда затухают к формам двух других его основных составляющих — воде и земле. Согласно его учению всё произошло из огня, а сама Земля некогда была раскалённой частью всеобщего огня, но затем остыла. Следствием этого процесса являются изрыгающие огонь вулканы.

Пифагор описывал мир через соотношения чисел и геометрические фигуры. В его представлении земля была кубом, огонь — пирамидой, а воздух — октаэдром. Его последователи пифагорейцы источником силы считали полыхающий внутри Земли центральный огонь. Он питает вулканы, а выброс веществ из них приводит к образованию внутренних пустот.

В противоположность пифагорейцам древнегреческий учёный Аристотель не веря в существование подземного огня источником силы считал Солнце. Он полагал, что атмосферные вихри внедряются в подземные пустоты, где они усиливаются, а когда прорываются на поверхность, то вызывают землетрясения и извержения вулканов.

Согласно космологии Аристотеля огню во Вселенной отводилось место над сферой воздуха. Он утверждал, что сухое, дымообразное испарение, является причиной образования в атмосфере ветров. Оно не только проникает в земные пустоты извне, но и зарождается в её недрах. Когда же это испарение, стремясь вырваться наружу, встречает на пути препятствие, например, в виде моря, это приводит к гигантскому сдвигу земных пластов и сотрясению суши. Здесь важным было то, что одним из первых Аристотель начал искать объяснение наблюдаемых явлений не в действии сверхъестественных сил, а в материальном устройстве мира.

Древнегреческий географ и историк Страбон считал вулкан Сольфатара около Неаполя входом в Ад. По его мнению, вулканы были клапанами для выпуска скапливающихся в земных недрах паров, предохраняющих Землю от частых и сильных землетрясений.

Под впечатлением от сильного землетрясения разрушившего Помпеи в 62 (63) году римский философ Луций Сенека вслед за Аристотелем полагал, что причиной землетрясений и ураганов являются не испарения из глубин, а движущийся воздух, попавший в подземные пустоты, сжатый и ищущий выхода на поверхность.

«Ты спросишь, чего ради я поместил землетрясения в тот же раздел, что и громы и молнии? Дело вот в чем: землетрясение происходит от духа; дух же есть приведенный в движение воздух, который проникает под землю, но рассматривать его следует, тем не менее, не под землей, а там, где ему положено быть по природе». Сенека «О громах и молниях» 62—63 годы.

В своих письмах к Тациту Плиний Младший рассказывает об извержении Везувия в 79 году, свидетелем которого он был: «24-го августа около часа дня в стороне Везувия показалось облако необычайной величины… по своей форме оно напоминало дерево, именно сосну, ибо оно равномерно вытянулось вверх очень высоким, стволом и затем расширилось на несколько ветвей. Спустя некоторое время на землю› стал падать дождь из пепла и куски пемзы, обожженные и растрескавшиеся от жары; море сильно обмелело. Между тем из Везувия в некоторых местах вырывалась, широкие языки пламени и поднимался огромный столб огня, блеск и яркость которых увеличивались вследствие окружающей темноты».

Вулканические извержения и землетрясения тесно увязывались между собой, поскольку считались родственными явлениями, но не всегда. Плиний Младший называет Этну, Химеру в Ликии и другие вулканы горящими связывая их с такими явлениями, как горение нефтяных источников или залежей битума и серы. Он полагал, что ветер во время сильной бури нагнетается в земные недра, где уплотняется и, откуда пытается вырваться на поверхность. Из-за этого земная поверхность сотрясается на огромных участках. Когда давление увеличивается настолько, что земная кора не может его выдержать, ветры вырываются наружу, порождая бури и дожди из искр и пепла.

«Когда мощный поток движущегося воздуха заполнит пустоты в глубине земли и начнёт метаться в поисках выхода, он всё чаще и чаще сотрясает своды своего убежища, над которыми иногда могут располагаться города. Они тоже сотрясаются: иногда падают дома, иногда же удары настолько сильны, что падают стены, поддерживающие кровлю подземной полости, обрушиваясь в это подземелье и увлекая за собой в немыслимую глубину целые города». Луций Сенека «О землетрясении», 62—63 годы.

Сменившее Пантеон языческих богов единобожие с христианской идеей об Аде не способствовало развитию представлений об устройстве мира. Вплоть до Средних веков догадки греко-римских мыслителей древности о физической природе вулканических процессов уступали религиозным догматам, были забыты и не принимались во внимание.

Только в XVII веке основатель классической механики английский учёный Исаак Ньютон объясняя вулканизм пришёл к идее выдвинутой римскими учёными за тысячу лет до него. Он обнаружил, что соединение железа и серы приводит к выделению большого количества тепловой энергии и, следовательно, эта реакция лежит в основе вулканической активности.

Тем не менее, многие современники Ньютона, такие как философ и математик Рене Декарт (1596—1650), а затем Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646—1716) продолжали развивать теорию о божественном происхождении материи и мировых вихрях. Они считали, что материки и моря, горы и долины создаются разломами в земной коре окружающей некий центральный огонь внутри планеты.

По Лейбницу вскоре после образования земной коры произошло её растрескивание. Внутрь Земли по трещинам с поверхности проникла вода. Её соприкосновение с раскалёнными недрами вызвало глобальную катастрофу. Земные пласты опрокинулись, а наводнения намыли осадки на поверхности. Лейбниц рассматривал сейсмическую и вулканическую активность Земли как продолжение этой вселенской катастрофы.

В 1650 году первое обстоятельное описание вулканов на Земле привёл голландский географ Бернхард Варен в трактате «Geographia Generalis» (Всеобщая география). Ему удалось составить систематизированное описание земного шара на основе имевшихся на тот момент данных. Варен рассматривал земной шар как жилище человека и стремился дать его максимально точное, научно-достоверное описание, а также показать связь между отдельными явлениями природы в их географическом распространении.

По книге Варена в Англии Исаак Ньютон читал курс географии и дважды её издал в своей редакции. В 1718 году книга Варена издана в Москве по указанию российского императора Петра I как учебник для геодезистов и морских штурманов Навигацкой школы.

Раскрытие тайны возникновения вулканов стало возможным только после появления научных представлений о внутреннем строении Земли. Оно дало ключ к пониманию происходящих на земной поверхности геодинамических явлений, горообразования и тектонического процесса. Исследования в области геохимии, литологии, тектоники плит и термодинамики в первой половине XX века в общих чертах объяснили происхождение земного вулканизма. В свою очередь, регистрация сейсмических колебаний от землетрясений позволила построить модель внутреннего строения Земли, определить места концентрации очагов землетрясений которые совпали с зонами активной тектоники и вулканической деятельности.

Свой отсчёт изучающая вулканы наука — вулканология ведёт с момента открытия в 1842 году первой в мире вулканологической обсерватории на Везувии. В 1911 году обсерватория создана на вулкане Килауэа на Гавайских островах, а затем они появились в Индонезии и Японии. В 1934 году Академия наук СССР приняла решение организовать вулканологическую станцию на Камчатке.

В России во многом интерес к исследованию вулканов Сибири, Дальнего Востока, Сахалина и Камчатки связан с научной, общественной и писательской деятельностью академика Владимира Обручева. Он автор научно-фантастических книг «Плутония» и «Земля Санникова», повествующих об экологических нишах образовавшихся внутри Земли и на вымышленном вулканическом острове в Северном Ледовитом Океане.

В 1962 году был образован Институт вулканологии ДВНЦ АН СССР в Петропавловске-Камчатском. В 1976 году в распоряжение Института вулканологии поступило научно-исследовательское судно «Вулканолог» для исследования подводного вулканизма и сейсмической активности в Тихом океане. Морские научные экспедиции судна привели к важным открытиям. Было исследовано морское дно Курило-Камчатского региона, составлены тектонические карты, обнаружены и описаны сейсмоактивные разломы на морском дне. Был открыт Массив Вулканологов около Командорских островов и обнаружен действующий подводный вулкан Пийпа.

В середине прошлого века научная и популяризаторская деятельность французского геолога, вулканолога, писателя и кинооператора Гаруна Тазиева способствовала пробуждению общественного интереса к вулканологии. К этому времени она уже была признана как отдельная отрасль науки, ведущая свои исследования на стыке географии, геологии, геоморфологии, тектоники, геофизики, геохимии, петрографии и других наук.

По сравнению с прошлым арсенал средств изучения Земли сегодня значительно расширился. Вулканические образования исследуются различными методами с использованием мощных вычислительных средств. Находящиеся на земной орбите приборы позволяют осуществлять глобальный мониторинг состояния атмосферы, биосферы, гидросферы и поверхности Земли. Наземные, воздушные, подводные автоматические системы дали возможность исследовать ранее недоступные для непосредственного наблюдения вулканические образования, а видеотехника получить представление об их форме и расположении.

Беспилотные аппараты — дроны позволяют осуществлять аэрофотосъёмку вулканов с высоким качеством цветных изображений и др. Спутниковый мониторинг позволяет оценивать экологическую ситуацию на обширных территориях, отслеживать последствия землетрясений, извержений вулканов, обвалов, оползней, селей, снежных лавин, абразии, эрозии, состояние ледяного покрова планеты и многое другое. Его эффективность доказана многолетними работами на пилотируемой орбитальной станции «Мир» (1986—2001), Международной космической станции (действует с 1998 года) и автоматическими космическими станциями ЕС, Китая, России, США и Японии.

Спутниковые изображения выполняются в различных частях электромагнитного спектра. Так, оптико-электронные спутниковые системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) позволяют получать пространственную информацию о земной поверхности и способны распознавать пассивное отраженное излучение земной поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах. С помощью радарной съёмки (SAR) строятся различные карты рельефа не только земной поверхности, но и других планет Солнечной системы. Этот метод позволяет наблюдать состояние поверхности сквозь облачность и в тёмное время суток, что особенно важно для мониторинга ледовой обстановки во время полярной ночи и др.

Спутниковые системы навигации типа GPS (Global Positioning System), пройдя сложный путь от военных разработок, сегодня дают возможность определять местоположение объектов на земной поверхности и в околоземном космическом пространстве. Проводить исследование современных движений земной коры и многое другое.

Благодаря росту вычислительной мощи и цифровым способам получения и обработки данных появилась возможность создания компьютерных 3D-моделей местности, сменивших прежние макеты из папье-маше. Исходными данными для них становятся детальные планы городов и топографические карты, материалы аэрофотосъемки, лазерного сканирования и спутниковые снимки сверхвысокого пространственного разрешения.

Вместе с тем ожидать, что наблюдения из космоса решат все проблемы исследования Земли ожидать не приходится. Создание спутников трудоёмко и очень затратно. Всегда остаются вопросы детальности и непрерывности съёмки. Оборудование для записи видео уступает по разрешению фотосъёмке, и охватывает сравнительно небольшую площадь поверхности планеты.

С другой стороны, изучение процессов протекающих на земной поверхности ограничено периодом семидесятых годов прошлого столетия — времени начала получения спутниковых изображений. Иными словами на 2016 год период фотолетописи не всей, а только отдельных участков составляет менее пятидесяти лет. И если для быстротекущих процессов в атмосфере можно получить сведения о её динамике, то для изучения рельефообразующих факторов на поверхности, с учётом низкой степени разрешения ранее использовавшейся техники, он пока недостаточен.

Цифровые технологии многократно повысили детализацию исследований позволив наблюдать приводящие к природным и техногенным катастрофам процессы на больших пространственно-временных масштабах. Вкупе с наземными наблюдениями и измерениями они открыли возможность обнаруживать признаки развития опасных геологических и геофизических процессов. Это особенно актуально на современном этапе, когда рост мирового населения и сосредоточение его большей части в городах, расширение и усложнение критической инфраструктуры увеличивает риск больших потерь от природных и техногенных катастроф.

Вулканы и сегодня обладают всеми качествами своих мифологических персонажей — смертоносностью и непредсказуемостью. Их изучение имеет большую важность и тому есть веские научные и практические причины. Хотя большинство проблем, связанных с выживанием человечества, относятся к отдаленному будущему, но реальность такова, что глобализация мировой экономики влечет за собой риски глобальных потерь. На месте небольших поселений рядом с вулканами вырастают мегагорода, усложняется транспортная и энергетическая инфраструктура, растёт скорость перемещения людей на планете и соответственно риск больших потерь.

Цифры и Факты

Самое крупное в историческое время извержение произведено вулканом Тоба силой VIII баллов VEI около 75 тысяч лет назад.

Самое продолжительное непрерывное извержение длительностью 111 лет принадлежит вулкану Ясур на острове Танна в архипелаге Вануату.

Самое большое количество вулканов на Земле расположено под водой.

Самое большое количество действующих вулканов находится на территориях Индонезии, США и Японии.

Самым глубоководным вулканическим извержением является взрыв вулкана Вест-Мата расположенного рядом с островами Фиджи в юго-западной части Тихого океана.

Самый активный вулкан на суше это Килауэа на Гавайях. Он непрерывно извергается с 1983 года.

Самое мощное извержение в современный исторический период силой VII баллов VEI произведено вулканом Тамбора на острове Сумбава в 1815 году.

Самые продолжительные эффекты в атмосфере планеты в XX веке вызваны извержением вулкана Пинатубо в 1991 году. Средние показатели температуры на Земле упали на 0,5 градусов Цельсия в течение всего 1992 года.

Самый длительный период извержения XX—XXI веков принадлежит вулкану Килауэа на Гавайях — с 3 января 1983 года он непрерывно извергался на протяжении 29 лет.

Самое губительное за историю человечества было извержение вулкана Тамбора силой VII баллов VEI в 1815 году. Его жертвами стала 71 тысяча человек.

Самое смертоносное вулканическое цунами произошло при взрыве вулканического острова Кракатау в Индонезии.

Самый смертоносный лахар сошёл со склонов вулкана Невадо-дель-Руис в Колумбии при извержении 1985 года. Его жертвами стали 23 тысячи человек.

Самый крупный по размерам действующий вулкан на Земле это Мауна-Лоа на острове Гавайи. Его общая высота вместе с расположенным под водой основанием составляет 10210 метров.

Самый высокий действующий вулкан на Земле это Льюльяйльяко в Аргентине высотой 6739 метра над уровнем моря.

Самая удалённая от центра Земли точка на поверхности это стратовулкан Чимборасо в Эквадоре высотой 6267 метров над уровнем моря.

Самый высокий действующий вулкан Евразии это Ключевская сопка на острове Сахалин в России. Он же самый высокий вулкан в Азии высотой 4750 метров над уровнем моря.

Самая высокая горная вершина России и Европы это стратовулкан Эльбрус высотой 5642 метра над уровнем моря на Кавказе.

Самый высокий действующий вулкан вулканического пояса в Андах высотой 5311 метров над уровнем моря это Невадо-дель-Руис в Колумбии.

Самый высокий вулканический утёс это Болс-Пирамид высотой 562 метров над уровнем моря при ширине основания до 200 метров.

Самая большая кальдера площадью около 1,8 тысячи квадратных километров у супервулкана Тоба в Индонезии на острове Суматра.

Самое крупное лавовое озеро находится в кратере Ньирагонго в Конго шириной около 182 метров. Оно до середины XX столетия полностью заполняло кратер шириной два километра.

Самый древний вулканический остров это австралийский Лорд-Хау в Тихом океане. Его возраст около двадцати миллионов лет.

Самый молодой на планете вулкан это Парикутин в Мексике. Он возник в 1943 году, достигнув высоты 366. За девять лет он успел покрыть пеплом территорию в 260 квадратных километров и разрушить город Сан-Хуан. На 2016 год его высота составляла 424 метра.

Самый крупный в историческое время лавовый поток образовался в 1783 году во время извержения вулкана Лаки в Исландии.

Самый длинный известный лавовый поток на Земле длиной 160 километров находится вблизи курорта Ундара в Австралии.

Самый крупный лавовый поток на Земле имел площадь 970 квадратных километров и объём 26 кубокилометров. Он образовался при извержении в Исландии примерно 8600 лет назад.

Самая крупная лавина в современное время возникла при извержении вулкана Св. Елена (Сент-Хеленс) в 1980 году в США. Масса снега объёмом в 2,8 миллиардов кубометров передвигалась по склону со скоростью до 400 километров в час.

Самый мощный выброс вулканического пепла XX–XXI веков зарегистрирован при извержении вулкана Св. Елены в 1980 году. За девять часов выброс составил около 540 миллионов тефры.

Самая высокая эруптивная колонна XX–XXI веков высотой 35 километров возникла при извержении вулкана Пинатубо в 1991 году.

Самое большое количество вулканов — более 30% проявивших свою активность за последние двести лет находится в США на Аляске.

Самое большое количество гейзеров и горячих источников находится в Йеллоустоунском национальном парке — около ста тысяч геотермальных образований или половина от общего числа источников на суше.

Самый нетипичный это стратовулкан Ол-Доиньо-Ленгаи в Танзании. Его белая шапка возвышается над равниной Серенгети, но образована она не снегом, а кальцинированной содой. Это единственный действующий вулкан, лава которого содержит много соединений натрия, кальция и калия, но очень мало кремниевых минералов. Из-за этого она прорывается при температуре около 500 градусов по Цельсию или вдвое ниже, чем у базальтовой лавы.

Самое высокое вулканическое цунами может быть вызвано обрушениями на вулканах Килауэа и Кумбре-Вьеха.

Самый большой грязевой вулкан диаметром десять километров является Лус (Lus) на острове Ява в Индонезии.

Где, почему и как возникают вулканы?

Здесь — Вулкана чертог, и Вулканией остров зовется.

С выси небесной сюда низошел огнемощный владыка.

Тут железо куют в огромном гроте циклопы.

Публий Вергилий «Энеида», примерно 29—19 годы до н.э.

Под извержением понимается процесс относительно быстрого поступления из недр на поверхность значительных масс мантийного вещества в газообразном, жидком и твёрдом состоянии. Сами вулканы это характерной формы возвышенности образовавшиеся там, где по каналам и трещинами в земной коре из магматических очагов выводятся или выводились на поверхность продукты извержения. Обычно они имеют форму конуса с углублением — кратером на вершине, а в случае её проседания и обрушения образуется кальдера — обширная циркообразная котловина с крутыми стенками и относительно ровным дном.

Природа современного земного вулканизма обусловлена продолжающейся геологической эволюцией планеты. Ещё четыре миллиарда лет назад земная поверхность представляла собой раскалённое лавовое поле, непрерывно бомбардируемое метеоритами. По мере остывания в поле тяготения произошло расслоение вещества — самые лёгкие компоненты образовали атмосферу, более тяжелые стали материалом для земной коры, мантии и железоникелевого ядра планеты.

Земная кора вместе с верхней частью мантии образует простирающуюся до глубин в сто километров литосферу — твёрдую оболочку Земли. Она разбита разломами на крупные блоки — тектонические плиты. Ниже мантии находится сложенное из тяжелых металлов, преимущественно железа, земное ядро. Здесь плотность вещества и температура значительно увеличиваются.

Распад радиоактивных элементов и сохранившийся со времён образования планеты жар приводят к тому, что в её центре температура выше, чем на поверхности Солнца. На глубине 2700 километров между земным ядром и мантией она достигает 2200 градусов по Цельсию, а мощность теплового потока из земного ядра в нижние слои мантии оценивается в тринадцать тераватт.

В состоящей из силикатных расплавов мантии происходят перенос тепла из внутренних частей планеты к поверхности. Раскалённая магма поднимается из глубин, охлаждается, а затем снова погружается, замещаясь новым горячим веществом. Тепловая конвекция в мантии приводит к тому, что более холодный материал литосферы разрушается и сегментируется на огромные тектонические плиты.

Примерно 90% твёрдой поверхности Земли образовано восемью литосферными плитами, а остальная часть десятками меньшего размера и множеством мелких. За миллионы лет под воздействием конвекционных процессов в мантии, гравитационных и ротационных сил они совершают сложные разнонаправленные движения. Образуются новые и исчезают старые литосферные плиты, а вместе с ними меняется лик земной поверхности.

Тектоника литосферных плит лучше всего объясняет распределение вулканов на поверхности земного шара. Определены три основных механизма межплитового взаимодействия и современного вулканизма. Если литосферные плиты раздвигаются, то между ними образуется рифтовая зона — крупная линейная впадина в земной коре в областях спрединга. Они приурочены к разломным зонам в земной коре, из которых на океаническое дно изливается базальтовый расплав. Вулканы рифтовых зон находятся в осевой части Срединно-атлантического хребта и вдоль Восточноафриканской системы разломов.

Там где одна океаническая плита пододвигается под другую, опускаясь в мантию, возникли зоны субдукции. В них вещество погружающейся плиты расплавляется, а затем может вновь подняться к поверхности и образовать островные дуги — цепочки вулканических островов над зоной субдукции. К ним относятся Алеутские, Курильские, Марианские острова и другие архипелаги, помеченные в рельефе океанического дна глубоководными желобами расположенные параллельно береговым линиям и островным дугам.

Иной тип взаимодействия происходит при смещении тектонических плит относительно друг друга по трансформным разломам. Наибольшее их число находится океаническом дне. Наиболее известен разлом Сан-Андреас в Калифорнии, возникший между Тихоокеанской и Североамериканкой плитами, смещающимися относительно друг друга примерно на 0,6 сантиметра за год.

Общая площадь земной поверхности остаётся квазипостоянной в силу того, что расширение земной коры в зонах спрединга компенсируется погружением участков литосферных плит в мантию в зонах субдукции. Само погружение плиты под островные дуги и континентальные окраины трассируется очагами землетрясений возникающих по наклонной плоскости до глубин в 700 километров названной зоной Вадати-Бениофа.

Поскольку угол погружения плиты близок к 45 градусам вулканы располагаются между сушей и глубоководными желобами на удалении до 150 километров от их осей, в плане образуя повторяющую очертания желоба и береговой линии вулканическую область. В этих местах на глубинах до 150 километров от дневной поверхности образуются магматические очаги, содержащие расправленное вещество, водяные пары и различные газы.

Образование очагов магмы под земной корой приводит к деформированию и подъёму её поверхности. В Андах огромный купол магмы поднимает плато Альтиплано-Пуна над которым возвышаются действующие вулканы. Плато шириной в сотни километров поднято на километр относительно уровня моря. Из-за давления магмы расположенный в центре купола вулкан Утурунчу растёт примерно на один сантиметр в год.

Особый тип вулканизма связан с горячими точками — мантийными плюмами. Это исходящие от границ ядра раскалённые струи мантийного вещества. Они пробивают литосферу и осаждаются на земной поверхности. В процессе дрейфа Тихоокеанской литосферной плиты на запад над такой горячей точкой образовалась цепь Гавайских островов. Схожий процесс проходит в США, где литосферная плита над горячей точкой за 17 миллионов лет сместилась на большое расстояние, пока над ней не оказалась Йеллоустонское плато.

За исключением нескольких континентальных щитов земная поверхность многократно подвергалась тектонической переработке. Под воздействием глубинных эндогенных процессов и внешних — экзогенных происходит кругооборот вещества планеты. Осадочные породы опускаются в земные недра, где преобразуются в магму, а затем вновь выносятся тектоническими процессами на поверхность. Главными областями современных тектонических движений являются Тихоокеанская, Средиземноморская, Атлантическая и Индийская области. Поэтому большинство вулканов расположено в их пределах вследствие следующего механизма.

У верхней границы мантии давление меньше чем на больших глубинах и здесь образуется очаг расплавленного вещества — магмы. Под колоссальным давлением магма, плотность которой меньше чем окружающих более холодных горных пород, по трещинам и разломам поднимается к земной поверхности. По мере приближения к ней давление в магме снижается, из неё выделяются газы, она становится менее вязкой и более лёгкой. Последние десятки метров кипящая магма проходит очень быстро и начинает извергаться на поверхность в виде лавы.

Процесс истечения лавы можно сравнить с шампанским в бутылке. Пока она закрыта присутствие в ней газа визуально не обнаруживается, но как только вынута пробка из-за резкого сброса давления происходит быстрая дегазация. Газ улетучивается и увлекает за собой часть содержимого бутылки.

Характер извержения определяется содержанием в магме газов. Если большая их часть успела покинуть магму, то происходит относительно медленное истекание лавы. Её текучесть определяется химическим составом магмы и количеством оставшихся в ней газов. Она может быть вязкой как расплавленное стекло, но способна течь и как кипящая смола.

В том случае если при извержении магма не успела освободиться от большей части газов, в основном водяных паров, оно будет носить взрывной — эксплозивный характер. Это может произойти из-за образовавшейся в вулканическом канале пробки из застывшей лавы препятствующей дегазации магмы. Под нарастающем давлением магмы, в какой-то момент, этот своеобразный тромб прорывается и происходит быстрое высвобождение газов с образованием выхлопа — облаков пепла.

Извержение может длиться часы и сутки, а может продолжаться месяцы и годы. Лавы будут изливаться так долго, пока не иссякнет питающий вулкан магматический очаг. В том случае если летучих веществ в составе магмы останется слишком мало для продолжения извержения, она может кипеть в глубине вулканического кратера многие годы. Так происходит сейчас на вулкане Эрта Але в Эфиопии. В его кратере кипит лавовое озеро площадью шестьсот квадратных метров.

Лавовые озёра имеются в кратерах вулкана Эребус в Антарктиде, гавайского вулкана Килауэа, Марум Бенбоу и Марум на острове Амбрим в Вануату. Крупнейшее на Земле лавовое озеро находится в кратере вулкана Ньирагонго в Конго. До середины прошлого века кипящая лава полностью заполняла его кратер шириной два километра и глубиной в 250 метров.

Конвекционные течения в верхней мантии являются исходной причиной поднятия магмы к поверхности, а газы основной движущей силой вулканического извержения. Возникновение в земной коре каналов транспортировки веществ из мантии к поверхности приводит к возникновению новых вулканов. Это может происходить при тектонических подвижках вызывающих сильные землетрясения, что не раз наблюдалось в геологической истории планеты.

Выделяются три основные области расположения вулканов. Это зоны где континентальная кора граничит с океанической. Затем континентальная группа, главным образом система горных областей Евразии и Африканского континента преимущественно в зонах глубинных тектонических разломов земной коры. Наконец это океанические впадины в Мировом океане.

Больше всего вулканов и очагов крупных землетрясений расположено в зоне контакта литосферных плит. Это дислоцированные области активной тектоники, где магме относительно легко продвигаться к поверхности. Наиболее крупная из них получила название Тихоокеанского огненного кольца. Есть и другие, в Центральной Африке, по некоторым краевым зонам Атлантического, Индийского океанов и в Средиземном море.

Атлантическая зона включает в северной части Исландию, а к северо-западу от неё в Атлантическом океане действующий вулкан на острове Ян-Майен. Далее Канарские острова с несколькими вулканами и острова Зеленого Мыса с действующим вулканом Фогу. К северо-западу от Канарских островов располагается группа Азорских островов вулканического происхождения. В экваториальной и южной части Атлантического океана расположены вулканические острова Гвинейского залива, Вознесения, Св. Елены и Тристан-да-Кунья. К этой зоне принадлежит Гвинея с действующим вулканом Камерун.

Индийская зона включает три группы вулканических островов в Индийском океане. К ней отнесены вулканы Аравийского полуострова, Восточной Африки и Малой Азии, а также действующие в Антарктиде вулканы Эребус и Террор.

Средиземноморская зона охватывает вулканическую деятельность в пределах альпийской геосинклинали от крайнего запада Европы до юго-восточного окончания Азии и островов Малайского архипелага. Она включает вулканы Большой и Малый Арарат, Эльбрус и Казбек на Кавказе и Демавенд в Иране. Южнее Каспийского моря вблизи озера Ван в Турции находится вулкан Тендюрюк. Далее зона охватывает область Малайского архипелага, где она смыкается с Тихоокеанским огненным кольцом.

Тихоокеанское Огненное Кольцо протягивается от Камчатки на юг через острова Курильской гряды, Японский архипелаг, Филиппинские, Новую Гвинею, Соломоновы, Новые Гебриды и Новую Зеландию. Оно проходит вдоль западного побережья Южной Америки — от Огненной Земли и Патагонии через Анды и Кордильеры к южному берегу Аляски и Алеутским островам. В центральной части Тихого океана к нему приурочена вулканическая группа Сандвичевых островов, острова Самоа, Тонга, Кермадек и Галапогосские острова.

Общее количество действующих, спящих или потухших вулканов на планете точно неизвестно. Огромные пространства планеты пока недоступны для прямых наблюдений. Здесь есть и терминологическая проблема — что считать вулканом. Все известные вулканические образования, включая палеовулканы, только действующие или только те которые проявляли себя за тот или иной период времени. Имеются расхождения в ответе на вопрос как вести подсчёт вулканов. Только вулканические поля или учитывать каждый кратер, конус или маар в их пределах.

Если на суше число действующих вулканов или проявивших активность в историческое время в основном известно, то количество вулканических образований под водами Мирового океана определить достаточно трудно. Предполагается, что на суше сосредоточено только около двух процентов от всех существующих на Земле вулканов.

В каталоге вулканов Смитсоновского института (Smithsonian Institution) и Геологической службы США составленного по программе исследования вулканизма (Global Volcanism Program) приводятся данные о 1532 вулканических образованиях проявивших активность за последние десять тысяч лет.

Они расположены в США на Аляске, в Алеутской гряде, на Гавайях и вдоль западного побережья Тихого океана — всего 180 крупных вулканов.

На территории России выявлены 187 вулканических образований, из которых большинство находятся на Курильской гряде и на Камчатке. В Индонезии насчитывается 141 вулкан, в Японии — 128, а на территории Чили — 104. На территории Коста-Рика выявлено 120 вулканических образований, из которых 70 считаются активными.

Какие бывают вулканы и извержения?

Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему.

Лев Толстой «Анна Каренина», 1878 год

Перефразируя крылатую цитату Льва Толстова — все вулканы своим происхождениям обязаны протекающим в земных недрах магматическим процессам и в этом заключается их схожесть, но каждое извержение само по себе уникально. В силу этого их сравнение между собой затруднительно, а составление общей картины вулканической деятельности на планете проблематично просто из-за того что отвечающая научным критериям систематизация сведений о вулканах началась только к середине прошлого века.

Также достаточно сложно сравнивать вулканы из-за отсутствия равноточных данных о них. Есть относительно хорошо изученные вулканические провинции со статистикой извержений за сотни лет, но большинство действующих вулканов исследованы сравнительно мало. Об извержениях происходивших сотни и тысячи лет можно судить только по косвенным сведениям вскрывая отложения тефры, изучая геоморфологию лавовых полей или путём численного моделирования по ограниченным данным.

Изучение вулканов требует проведения масштабных изыскательских работ, включая геодезическое геологическое, геоморфологическое, гидрологическое исследование местности и многие другие виды исследований. Сравнение вулканов между собой осложнено тем, что характер извержений может меняться в одном и том же месте от одного события к другому и, даже, в ходе одного и того же извержения.

Вулканические образования могут быть разделены на группы по ряду общих признаков. Вулканы условно подразделяются на активные, спящие и потухшие. Для отнесения вулкана к активным или действующим используются разные подходы. Один из них применён Смитсоновским институтом в США. Для составления мирового каталога активных вулканов было принято считать таковыми те вулканические образования, которые хотя бы раз извергались за последние десять тысяч лет. Это подход имеет свои недостатки.

На планете есть хорошо изученные территории, где сведения о вулканизме можно найти за исторический период. К примеру, в Средиземноморье известны извержения более чем за три тысячи лет, а на Гавайских островах о вулканической деятельности можно судить только за последние двести лет. На дне Мирового океана действуют многочисленные вулканы, но об их активности почти ничего неизвестно.

В Японии метеорологическое агентство относит к вулканам горное образование, где происходило хотя бы одно извержение за последние 2,6 миллиона лет. В зависимости от времени их последних извержений они делились на активные, спящие и потухшие, но в 1979 году произошла серия извержений считавшегося потухшим вулкана Онтаке. С этого времени японские вулканологи перестали делить вулканические образования на классы.

Новый подход предполагал, что вулканы могут извергаться хотя бы раз за несколько десятков тысяч лет, но определить будет ли конкретный вулкан извергаться или нет в будущем невозможно. Комиссия по предсказанию извержений вулканов Японии отнесла к активным вулканам такие, которые не только извергались в прошлом, но и проявляют свою активность теми или иными признаками. В соответствии с этим критерием число активных вулканов на территории страны составило 77.

По мере натурных изысканий включавших изучение вулканических лав оказалось, что считавшийся потухшим вулкан сравнительно недавно извергался, но упоминаний об этом не сохранились. В 1991 году Комиссия по предсказанию извержений вулканов изменила критерий определения активного вулкана и к ним начали относить извергавшиеся хотя бы раз в последние две тысячи лет вулканы. По такому подсчету число активных вулканов составило 83. В 2003 году расчётный период увеличили до десяти тысячи лет и число активных вулканов выросло до 110.

В отличие от Японии или Италии, где издавна существует письменная культура, сопоставимой информации об имевшей на планете вулканической активности по многим регионам нет. Аналогичная ситуация сложилась и с землетрясениями. Там где издавна жили люди можно найти информацию о сильных землетрясениях и за тысячу лет. Но там где не было человеческих поселений судить об их сейсмоопасности можно только по кратковременному периоду инструментальных наблюдений или данным полеоизысканий.

Оценка состояния вулкана может быть дана по данным геофизических наблюдений. Это сейсмическая активность, характер фумарольной деятельности, химического состава газов и воды и т. д. Но предысторию извержений таким способом выявить сложно и не всегда геологические изыскания позволяют установить их точную датировку и оценить время возникновения новых.

Мониторинг состояния вулкана может быть эффективен, но требует больших затрат как интеллектуальных так и материальных. С одной стороны не всякое государство способно на проведение широкомасштабных исследований, а с другой, в механизме вулканических извержений многое остаётся неизвестным. Важно и то, что существуют районы, где мониторинг состояния вулканов никогда не проводился или его невозможно осуществить, как например на морском дне.

Таким образом, условно активные вулканы это те, которые проявляют признаки вулканической активности в настоящее время. Спящие это те, которые извергались в исторический период, но не проявляющие вулканическую активность на данный момент. Потухшие вулканы это не извергавшиеся в заданный интервал времени, например десять тысяч лет. Такая градация в общем виде позволяет сконцентрировать усилия исследователей и предохранительным службам на наиболее опасных вулканах.

Другой важный момент в сравнении между собой вулканических извержений это их мощность. В большинстве случаев она оценивается постфактум и может быть дана разными способами — по объёму извергшейся лавы, массе выброшенных в атмосферу веществ, а также, по результатам воздействия на окружающую среду.

Отметим, впрямую размеры причинённого людям ущерба не связаны с мощностью извержения. Во многом они определяются локальными условиями и близостью к вулканам населённых пунктов, исключая случаи глобального воздействия на среду обитания человека.

Общепринятая оценка силы извержения или его эксплозивности, без учёта индивидуальных особенностей вулкана производится по шкале Volcanic Explosivity Index (VEI). Она предложена в 1982 году американскими учёными К. Ньюхоллом (C.A.Newhall) и С. Селфом (S.Self) позволяя дать общую оценку извержения по воздействию на земную атмосферу.

Показателем силы извержения вулкана, независимо от его объёма и местоположения, в шкале VEI является объём извергнутых продуктов — тефры и высота столба пепла — эруптивной колонны. Отметим, схожий приём часто применяется для сравнения различных природных явлений. К примеру, шкала магнитуд Рихтера также сравнивает все землетрясения по силе без учёта особенностей их очагов — глубины, характера разрыва и др. Это позволяет классифицировать по энергии различные землетрясения.

По вулканической шкале VEI извержения с объёмом выбросов менее десяти тысяч кубометров относятся к нулевому, а с выбросом в атмосферу более тысячи кубокилометров пепла и высотой столба пепла более 25 километров относятся к максимальному — восьмибалльному. В нулевом диапазоне находятся часто происходящие, если не сказать непрерывно с учётом подводного вулканизма, неэксплозивные извержения.

Значение в VIII баллов присваивается супер или мегаизвержением оказывающих разрушительное влияние на атмосферу планеты. Таковых за исторический период было немного, но все они ставили под угрозу существование высокоразвитых организмов. С учётом имеющихся данных повторение VIII бальных извержений нестрого оценивается как одно на пятьдесят тысяч лет. С момента появления предков современных людей — около 150—200 тысяч лет назад их было три, но все они имели знаковое значение для человеческой популяции.

Достаточно часто происходят извержения вулканов с показателем V и VI баллов VEI. Их случалось немало на исторической памяти и почти все они приводили к социальным потрясениям. Так, извержению вулкана Лаки в 1783 году последовал голод и революция во Франции оказавшая огромное влияние на становление современной цивилизации.

По общим характеристикам извержения подразделяются на несколько типов получивших наименования по местам, где они впервые наблюдались.

Вулканический тип назван по итальянскому острову Вулькано. Он также называется плинианским по имени римского учёного Плиния погибшего при извержении Везувия в 79 году. Это извержение характеризуется возникновением сильных и внезапных взрывов следующих после длительного периода покоя. Выбрасывается большое количество пепла, образуются палящие тучи и пирокластические потоки, но лавовые потоки образуются не всегда. Извержение может завершиться обрушением вулканического сооружения и образованием кальдеры.

Гавайский тип получил наименование от извержений характерных для вулканов Килауэа, Кохала, Мауна-Кеа, Мауна-Лоа и Хуалалаи на Гавайских островах. Главная особенность вулканов этого типа это свободное фонтанирование и излияние жидкой базальтовой лавы, а также образование лавовых озёр. Фонтаны лавы способны достигать высоты тысячи и более метров. Лавы изливаются из трещин, отверстий или кратеров. Когда жерло у вулкана одно, то лава растекается радиально, образуя щитовой вулкан с пологими склонами.

Исландский тип извержений подобен гавайскому, но характеризуется излиянием жидкой базальтовой лавы из тектонических трещин. Кратеры наполняются лавой, которая затем растекается многочисленными потоками. Примером может служить извержение 1782 года щитового вулкана Лаки в Исландии.

Пелейский тип получил название по вулкану Монтань-Пеле расположенном на острове Мартиника в Карибском море. Он характеризуется проявлением мощных направленных взрывов после длительного периода покоя. При этом образуются мощные раскалённые лавины и палящие тучи. Лавы обычно очень вязкие и успевают затвердеть до выхода из жерла с образованием одного или нескольких экструзивных куполов и выжиманием над ним обелиска. В 1956 году на Камчатке произошло подобное извержение. Тогда взрывом была уничтожена вершина вулкана Безымянный, произошёл выброс тучи пепла, а по его склонам сошли раскалённые лавины.

Стромболианский тип назван по имени вулканического острова Стромболи в Средиземном море. Это длящееся последние двадцать тысяч лет одно почти непрекращающееся извержение. Оно характеризуется небольшими умеренными взрывами на вершине кратера с интервалом от нескольких минут до часа. Во время которых происходит выброс вулканических бомб, пепла, газов и образование лавовых потоков. Высота эруптивного столба достигает около десяти километров. Известны случаи когда происходило разбрызгивание лавы в радиусе до трехсот метров. Вулкан Стромболи находится в активной фазе более четырёхсот лет, а вулкан Ясур на острове Вануату в Тихом океане уже более двухсот.

При отдельных извержениях стромболианского типа образуются небольшие шлаковые конусы из базальтового или андезитового шлака. При извержении вулкана Парикутин в Мексике за период с 20 февраля 1943 до его окончания 9 марта 1952 образовался конус вулканического шлака, а ближайшие окрестности оказались засыпаны пеплом. Лава покрыла площадь почти в двадцать квадратных километров и уничтожила несколько населенных пунктов.

Гавайский тип извержений преобладает в районах горячих точек, что характерно для действующего вулкана Питон-де-ла-Фурнез на острове Реюньон и в рифтовых зонах. Вулканический и пелейский типы извержения происходят в основном в зонах субдукции. Известны и исключения, например стромболианский тип извержения наблюдался в различных геодинамических условиях.

Процесс образования вулканического сооружения связан с понятием кальдеры. Это обширная циркообразная котловина с крутыми стенками и относительно ровным дном окруженная валом. Кальдеры образуются при мощных взрывных извержениях, при обрушении стенок кратера в процессе эрозии, гравитационном проседании тела вулкана из-за разгрузки магматического очага. Примером может служить кальдера в Лонг-Велли. Её размеры составляет 16х32 километра, а на поверхность поступило примерно шестисот кубокилометров вулканического материала.

По форме вулканические кальдеры схожи с ударными кратерами как на земной поверхности так и других космических телах. Это вносит определённую неопределенность при объяснении характера рельефообразующих процессов на внеземных объектах.

Извергающиеся вулканы могут быть подразделены в зависимости от строения кратеров. Сама форма вулканического образования определяется состоянием лав и их составом. По форме вулканические образования подразделяются на несколько типов.

Купольные вулканы образуются, когда вязкая магма не способна стекать со склонов и образует куполообразную возвышенность. Застывшая лава перекрывает вулканическое жерло перемычкой, которую в какой-то момент выбивает давление скопившихся газов. Такой купол формируется сейчас над кратером вулкана Св. Елены (Сент-Хеленс) на северо-западе США после извержения 1980 года.

Сложные (смешанные, составные) вулканы. При одновременном сочетании действия различных факторов образуются сложные вулканические образования. Это структуры с несколькими вершинами и кратерами. К ним относятся вулканы Хома в Кении, Пакая в Гватемале, Келимуту в Индонезии и другие.

Стратовулканы или слоистые вулканы это периодически извергающие вязкую и быстро застывающую лаву, пирокластические вещества из смеси горячего газа, пепла и раскалённых камней. При таком извержении образуется конструкция вулкана в виде конуса, на склонах которого предыдущие остывшие отложения магмы перекрываются новыми пластами. Они постепенно наращивают высоту и крутизну склонов вулкана. Застывающие выходы лавы из трещин формируют ребристые коридоры.

К стратовулканам относится Везувий и Этна в Италии, а в Японии — Фудзияма. Местоположение большинства стратовулканов связано с областями субдукции располагающимися вдоль границ тектонических плит. Также это континентальный вулканизм, к которому относятся Каскадные горы, Центральные Анды и вулканизм островных дуг Алеутских островов и Японии.

Щитовые вулканы формируются многочисленными выбросами лавы с пониженной вязкостью позволяющей ей растекаться на значительное расстояние. При этом образуется форма напоминающая щит с небольшим возвышением в центре — кратере, пологими склонами изрезанными ущельями и трещинами. Самый крупный действующий вулкан подобного типа на суше это Мауна-Лоа на острове Гавайи. Его основание занимает площадь в 7,5 тысячи квадратных километров. К ним щитовым относятся вулканы в Исландии, где извержения происходит по трещинам. Примером может служить щитовой вулкан Гекла, а крупнейшим щитовым вулканом на планете считается подводный массив Таму диаметром 625 километра и высотой в четыре километра. Он находится в 1600 километрах от берегов Японии в Тихом океане.

Шлаковый конус это относительно небольшое вулканическое образование конической формы с усечённой вершиной. При извержении таких вулканов крупные фрагменты пористых шлаков нагромождаются вокруг кратера слоями в форме конуса, а мелкие фрагменты формируют у подножия покатые склоны. С каждым новым извержением высота вулкана увеличивается. На суше это самый распространённый тип вулканов. В высоту они не превышают несколько сотен метров. К таким вулканам относится Плоский Толбачик в России образовавшийся на древнем щитовом вулкане.

Самый очевидный фактор, различающий вулканические образования, это их местоположение — на суше и под водой на Земле или на иных космических телах. Наземными считаются вулканы находящиеся на суше, вдоль разломов тектонических плит и на островах вулканического происхождения. Подводные вулканы расположены на дне Мирового океана и в отдельных случаях их деятельность приводит к образованию вулканических островов. Таковых в Мировом океане насчитывается более десяти тысяч.

Острова Вест-Мата и Мёдзин в Тихом океане вулканического происхождения. У берегов Японии обнаружены подводные кальдеры в островной дуге Идзу-Бонин (Izu-Bonin), а в восточном Хоккайдо расположена кальдера Кусхаро (Kussharo) размером 23х24 километра. Исландия это древнее вулканическое плато сохраняющее свою вулканическую активность.

Развитие космонавтики вписало в вулканологию новую страницу. Были обнаружены подобные земным вулканические образования на Венере и Марсе. На спутниках планет-гигантов найдены отличающиеся по природе возникновения и составу извергающегося вещества вулканические образования.

Безумная сила — страдают люди, ощущает планета

Везувий зев открыл — дым хлынул клубом — пламя

Широко развилось, как боевое знамя.

Земля волнуется — с шатнувшихся колонн

Кумиры падают! Народ, гонимый страхом,

Под каменным дождем, под воспаленным прахом,

Толпами, стар и млад, бежит из града вон.

Александр Пушкин, 1834 год

Постигшая древний город Акротири на острове Тира почти полторы тысячи лет назад трагедия повторилась при извержении Везувия в 79 году, а затем ещё много раз там, где рядом с вулканами возникали поселения людей. За историческое время количество пострадавших людей от извержений не известно и вряд ли когда-либо будет подсчитано точно. С одной стороны это происходило из-за того что в прошлом не было средств для передачи информации о трагедиях в следующие поколения, а с другой — грандиозные извержения как правило не оставляют живых свидетелей.

Пирокластические потоки и лахары, выбросы пепла и смертельных газов, обвалы и оползни, землетрясения и цунами вот неполный перечень поражающих факторов вулканических извержений. Одни из них действуют локально как, например, изливание лав и сход лавин. Другие, такие как выброс громадного количества пепла, способны оказать влияние на климат планеты на долгие годы отравив почву и водные ресурсы на обширной территории.

Выброшенный в воздух вулканом и затем осевший на землю материал называется тефрой. С течением времени рыхлый слой тефры уплотняется, цементируется и в зависимости от состава лавы образует брекчии, туфобрекчии или туфы. Изучение вулканических отложений — тефрохрология даёт ценный материал для определения времени древнейших извержений и их характера. Подобно древесным кольцам слои тефры маркируют геологические образования, позволяя лучше узнать об изменениях климата Земли.

В зависимости от силы извержения угрозу составляют различные его проявления. Первичные это те, которые свойственны только самим вулканам — вулканический пепел и бомбы, лава и пирокластические потоки. К вторичным относятся спровоцированные вулканической деятельностью гравитационные перемещения вещества — лавины, лахары, обвалы и оползни.

Вулканические бомбы. Твёрдые продукты извержения выбрасываются в воздух в виде пепла, небольших обломков и более крупных комков лавы. Попадая в воздух, в жидком или пластическом состоянии комки лавы быстро остывают и, в зависимости от вязкости лавы, образуют различные образования. Их размеры вирируются от миллиметровых образований — лапиллий, до многометровых кусков лавы — вулканических бомб, способных преодолевать расстояния до двадцати километров. Вблизи вулкана выпадают более крупные образования, а с удалением от него всё меньшие по размерам и весу.

Вулканические газы. Особенностью вулканических областей является происходящее как при извержениях так и в спокойные периоды интенсивное выделение различных газов. Выбрасываемые из кратера, трещин, лавовых потоков и пирокластических пород газы на 50—85% состоят из водяного пара, примерно 10% это двуокись углерода, около 5% сернистый газ и в меньшей пропорции другие газы включая некоторое количество соединений азота и хлористого водорода.

Выделяющиеся из магмы газы до и после извержения имеют вид белых струй водяного пара. Когда к ним при извержении примешивается тефра выбросы становятся серыми или черными. Слабое выделение газов и паров, лав и пепла в вулканических районах может продолжаться годами через трещины и отверстия — фумаролы. В свою очередь, лава и пирокластические отложения при взаимодействии с атмосферой и органическими веществами в почве образуют смешанный газовый состав.

Вулканические газы способны достигать верхних слоёв атмосферы и часто становятся причиной кислотных дождей. Вступая в реакцию с атмосферной влагой сернистый газ образует серную кислоту выпадающую в виде кислотных дождей. Их результатом становится повышение кислотности почвы, грунтовых вод и водоёмов на большом удалении от места извержения. В 1996 году при изучении ледяных кернов из Гренландии и Антарктиды установлена высокая концентрация серной кислоты соответствующая времени суперизвержения вулкана Тоба 74 тысячи лет назад.

Рельеф местности может способствовать распространению вулканических газов по земной поверхности. Они способны уничтожить растительность и загрязнить воздух в районе вулкана. Вулканические газы также способны наносить косвенный вред через соединения фтора захваченные вулканическим пеплом. При его выпадении на землю отравляются пастбища и водоёмы.