Вкраю вулканов: вулканы камчатки
- Глобальная тектоника плит Земная кора складывается из плит, движущихся относительно друг друга. В срединно-континентальных рифтах и океанических хребтах образуется новая кора, а в территориях субдукции «утилизируется» ветхая. Тектоника плит растолковывает землетрясения, горообразование и вулканическую деятельность
- Главные типы извержений вулканов Извержения, в зависимости от типа вулканических продуктов, их состава, количества, интенсивности и продолжительности, принято условно дробить на пара типов. К эффузивным (с истечением лавы) относятся гавайский и стромболианский тип, к эксплозивным (взрывным) — вулканский, плинианский и пелейский
Наслаждаться находящимися менее чем в 30 км Корякским и Авачинским вулканами нет ничего, что мешает — строения тут низкие (по большей части пятиэтажные, потому, что город находится в зоне потенциального 10-балльного землетрясения) и не заслоняют хороший вид. Фактически, целый город выстроен на отложениях древних извержений Авачинского вулкана. И не только «на», но и «из» — породы вулканического происхождения входят в состав местных строительных материалов
Основная достопримечательность Камчатки видна еще до приземления в аэропорту «Елизово» Петропавловска-Камчатского. Вулканы с заснеженными вершинами вздымаются поверх низкой облачности, приводя к восторгу пассажиров отечественного самолета. В хорошую погоду вулканы видны отовсюду — и из аэропорта, и фактически с любого места в Петропавловске-Камчатском
Видны оба вулкана и из сейсмологии Института и окна вулканологии Дальневосточного отделения РАН (ИВиС ДВО РАН), где занимаются изучением грозной природной стихии. «Камчатка- один из самых активных вулканических регионов мира, — говорит замдиректора ИВиС по науке, завлабораторией геодинамики переходных территорий Николай Селиверстов. — Тут насчитывается 30 активных вулканов, еще шесть — на Северных Курилах, а это 10% всех активных в мире вулканов».
Около Тихого океана протянулось «Тихоокеанское огненное кольцо" — цепочка из более чем 300 самых активных вулканов отечественной планеты: Камчатка, Курильские, Японские, Филиппинские острова, Новая Гвинея, Соломоновы острова, Новая Зеландия, северо-восточная Антарктида, Огненная Почва, Анды, Алеутские острова и Кордильеры. «В Тихом океане существуют территории спрединга, где рождается океанская литосфера- срединно-океанские хребты, — растолковывает Николай Селиверстов.- А на периферии океана расположены территории субдукции — тут литосфера, в составе пород которой содержится много воды, погружается под материковую плиту. Вода быстро понижает температуру плавления пород, и в следствии при достижении глубины 150−200 км, где температура высока, породы плавятся — образуется магматический очаг, питающий вулканы островных дуг, — это так называемый островодужный тип магматизма.
К этому типу относятся камчатские и курильские вулканы. Другие типы магматизма — это магматизм срединно-океанских хребтов, и внутриплитовый, который связан с подъемом плюмов (струй) весьма тёплой магмы с громадных глубин, из нижней мантии, каковые ‘прожигают’ литосферу. К последнему типу относятся гавайские вулканы, а исландские являются сочетанием срединно-океанского и внутриплитового магматизма».
Классификацию магмы принято вести по содержанию диоксида кремния — базальты (48−52% SiO2), андезиты (53−64%), дациты (65−70%) и риолиты (71−76%). Состав воздействует на физические особенности и во многом определяет тип вулканизма. Чем выше содержание диоксида кремния, тем бoльшую вязкость имеет поднимающаяся к поверхности магма и тем больше газов она несет в растворенном состоянии. Магма островных дуг — это дациты и андезиты, богатые кремнеземом.
Магма срединно-океанских хребтов и внутриплитовых плюмов — базальты.
Истечь лавой
Фактически вулканы — это места поднятия на поверхность магматического вещества (это и магма, и газы). Извержение, при котором жидкая базальтовая лава нормально истекает, именуется эффузивным. Вулканические газы образуют фонтаны лавы в много метров высотой с застывающими в воздухе каплями (лапиллями), но без мелкодисперсного пепла. Таковой тип извержений характерен для Исландии и вулканов Гавайев. Жидкая лава растекается на большом растоянии около, образуя конус с весьма пологими склонами.
Потоки лавы в длину могут быть около сотен километров (к примеру, у вулкана Катла в Исландии — около 300 км). Мощность (толщина) этих потоков мала — не более десятка метров.
Вулканы, сложенные такими слоями застывшей лавы, именуют щитовыми. «На Камчатке в 1975—1976 годах наблюдалось извержение гавайского типа, — говорит научный сотрудник лаборатории динамики извержений и активного вулканизма Сергей Самойленко. — Это Громадное трещинное Толбачинское извержение вулкана Плоский Толбачик. За долгую историю этого вулкана в окрестностях его постройки за счет подпора снизу появилось множество трещин.
На протяжении каждой из них появились совокупности конусов, через каковые изливалась лава. Любой таковой конус моногенный, другими словами извергался лишь один раз».
Андезибазальты образуют более густую лаву, для них свойственны глыбовые потоки толщиной в десятки метров — комплект перекатывающихся камней с пластичным ядром. Газ выходит порциями, но, потому, что лава более густая, она образует характерные фонтаны, сопровождаемые разделением материала на поверхности с образованием бомб (фрагментов размером более 10 см), шлаков (лапиллей) и пеплов (менее 2 мм).
Такое эффузивное извержение относят к стромболианскому типу (от заглавия средиземноморского вулканического острова Стромболи). Обычный камчатский представитель этого класса — Ключевской, самый большой вулкан Евразии. Характерная постройка таких вулканов — стратовулкан. Это конус, образованный слоями тефры и лавы (материал, перенесенный по воздуху, — бомбы, шлаки, пепел).
Стратовулканы высоки, потому, что они растут в высоту, а не в ширину.
Со взрывом
Время от времени вулканы не просто истекают лавой, а взрываются — это эксплозивные извержения. В зависимости от мощности взрыва, количества выкинутого продолжительности и материала извержения их относят к вулканскому, плинианскому либо пелейскому типу.
Вулканский тип (от заглавия средиземноморского острова Вулькано) — это периодические извержения андезибазальтовых стратовулканов, сопровождаемые выбросами пепла и лавовыми потоками, при которых разделение материала происходит еще в канале, а не на поверхности.
Андезитовые и дацитовые вулканы ведут себя по-второму. По мере выдавливания весьма вязкой лавы из кратера она успевает остановиться, но снизу ее подпирают новые порции — образуется лавовый купол. Время от времени, в то время, когда газы успевают уходить через трещины, лава застывает прямо в канале и на поверхность выдавливаются обелиски в виде каменных столбов.
Лава насыщена газами под давлением, и в то время, когда давление достигает критического — происходит взрыв. Это плинианский тип извержения (по имени Плиния Старшего, писателя и римского учёного, погибшего при извержении Везувия в 79 году н.э.), взрыв с выбросом громадного количества газов, пепла и замечательных пирокластических потоков, сжигающих все на своем пути. К этому типу относятся извержения Кракатау в первой половине 80-ых годов XIX века и Пинатубо в 1991-м.
Еще более разрушителен пелейский тип. Он стал называться от вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника, что в 1902 году взорвался с образованием «палящих туч» — пирокластических потоков, стёрших с лица земли город Сен-Пьер с 30-тысячным населением.
К этому типу относят и извержение вулкана Безымянный на Камчатке во второй половине 50-ых годов двадцатого века. «В соответствии с реконструкции, в том месте случился направленный взрыв, уничтоживший постройку, — поясняет Сергей Самойленко. — Что-то похожее 30 000 лет назад случилось с вулканом Авачинский, потому, что южная часть его постройки уничтожена. За считанные 60 секунд появились 140-метровые отложения, на которых и стоит на данный момент большая часть Петропавловска. Практически 20 000 лет вулкан молчал, после этого постройка выросла снова.
В последнем столетии были и эффузивные, и эксплозивные извержения. В 1945 году за восемь часов вулкан выкинул огромное количество шлака, что до сих пор употребляется в строительных работах».
Еще один тип вулканических взрывов — фреатические. Они происходят, в то время, когда к магматическому очагу через трещины попадает вода и в то время, когда раскаленная лава при простом извержении попадает на ледники, покрывающие вулканы. Эти взрывы сопровождаются огромным числом пепла — как раз исходя из этого извержения исландских вулканов, для которых свойственны такие процессы, способны парализовать авиасообщение над Европой.
Предвестники трагедий
Чтобы предвещать извержения, вулканологи отслеживают разные эти. Прежде всего это информация с сейсмостанций. «В то время, когда вещество движется под поверхностью горы, она начинает дрожать, — говорит Сергей Самойленко. — Постоянная вибрация говорит о происходящих в вулкана процессах. Но, это далеко не всегда позволяет делать какие-либо прогнозы.
К примеру, сейсмостанции вблизи вулкана Кизимен в течение последнего года говорят о том, что в том месте что-то происходит. Но в то время, когда ожидать извержения — мы не знаем». «У каждого вулкана собственный темперамент, — додаёт Николай Селиверстов. — К примеру, Шивелуч либо Ключевской дают предупреждение об извержении заблаговременно маленькими вулканическими землетрясениями. Безымянный также, но за весьма маленькое время. А вот Авачинский в первой половине 90-ых годов двадцатого века начал извергаться без предупреждения.
Кое-какие неспециализированные модели имеется, но трудятся они далеко не всегда».
О готовящемся извержении возможно кроме этого додуматься по трансформации состава газов (к примеру, соотношению серы и хлора). Увлекательные результаты для некоторых вулканов дают и геодезические наблюдения.
Геоинженерия
В случае если извержение (не смотря на то, что и не каждое) возможно угадать, запрещено ли его не допустить? Вулканологи в ответ на данный вопрос радуются. «Увы, энергии, дешёвые человеку, включая ядерные взрывы, все равно на порядки не дотягивают до тех, каковые под силу природе, — отвечает на мой вопрос Сергей Самойленко. — Возможно ли применять направленные взрывы, дабы развернуть извержение в нужную сторону?
Очень вызывающе большие сомнения, что таковой взрыв возможно верно вычислить, поскольку вулкан — это огромное и сложное многослойное сооружение, с множеством трещин, неоднородностей, с разной толщиной слоев. Поведение постройки при взрыве непредсказуемо, и вероятен вариант, что взрыв лишь ухудшит положение».
«Имеется лишь один надежный метод прекратить извержения, — смеется Николай Селиверстов. — Необходимо всего лишь остановить перемещение литосферных плит. Но это вопрос инженерии планетарного масштаба».
На страже огня
Этим в ИВиС ДВО РАН занимается особая научная несколько KVERT (Kamchatkan Volcanic Eruption Response Team, Несколько реагирования на вулканические извержения). «В северной части Тихого океана находится более ста вулканов Алеутской дуги, Камчатки и Курил, в год в этом регионе происходит 5−6 важных эксплозивных извержений. А ведь тут достаточно оживленное авиасообщение — 150 рейсов, около 20 000 пассажиров каждый день, — говорит «ПМ» ведущий научный сотрудник лаборатории динамики извержений и активного вулканизма ИВиС ДВО РАН и начальник группы на данный момент Ольга Гирина. — 30 из этих вулканов находятся на Камчатке, еще шесть — на Северных Курилах.
Среди них такие активные, как Ключевской, Безымянный, Шивелуч, Карымский, Корякский, — за ними отечественная несколько следит с особенным вниманием. Выкинутые ими пепловые тучи могут быть около высот 13−15 км и путешествовать на тысячи и сотни километров».
KVERT мониторит самые активные вулканы посредством геодезического наблюдения и сейсмостанций (наклономеры и GPS), используется кроме этого видеонаблюдение в настоящем времени. «По этим изображениям возможно не просто увидеть извержение, но и выяснить высоту, на которую поднимается облако пепла», — поясняет Ольга Гирина.
Широко применяются спутниковые эти. Как растолковал «ПМ» Дмитрий Мельников, научный сотрудник дистанционных методов и Лаборатории геодезии изучений ИВиС ДВО РАН, вода и пепел имеют рассеяния и разные характеристики излучения ИК-излучения в разных диапазонах, что и позволяет выявлять на снимках спутников TERRA, AQUA, MTSAT и NOAA, оснащенных спектрорадиометрами, траектории пепловых шлейфов и определять их высоту по температуре.
В зависимости от активности конкретного вулкана KVERT присваивает ему один из четырех авиационных цветовых кодов — зеленый, желтый, оранжевый либо красный. Информацию о распространении и местоположении пепловых шлейфов передаются местным авиационным работам, а также в сеть интернациональных центров VAAC (Volcanic Ash Advisory Center), каковые и включают эти сведенья в собственные советы экипажам.
Рукотворный вулкан
От бака вверх через все три этажа университета уходит множество пластиковых трубок разного диаметра — они имитируют питающий канал вулкана. На протяжении трубок ездит тележка с камерой. «Соотношение диаметра и длины трубок — от нескольких сотен до тысячи, это близко к настоящему вулкану, — поясняет Алексей. — На данной модели, варьируя режимы расхода газа, насыщение и барботаж, я изучаю квазипериодические процессы, происходящие в базальтовых вулканах. Причем в полной мере удачно: уже удалось смоделировать, к примеру, фонтанирование и периодические взрывы».
Жизнь на вулкане
- Главные опасности вулканических извержений
Вправду, раскаленный до вишнево-красного цвета каменный поток вгоняет в страх, но настоящие опасности выглядят значительно более робко. «Далеко не все извержение дает лавовые потоки. А если они все-таки образуются, то, в большинстве случаев, скорость их не довольно большая и они редко доходят до населенных пунктов, — растолковывает научный сотрудник лаборатории динамики извержений и активного вулканизма Сергей Самойленко. — С теми, что все же доходят, возможно бороться, поливая водой, — часть лавы застывает, образуя стенку, и поток отворачивает в сторону — таковой метод опробован в Исландии и Италии.
При больших извержениях огромную опасность воображают так именуемые палящие облака — пирокластические потоки, облака раскаленного газа и тёплых вулканических осколков, каковые распространяются с громадной скоростью, сжигая все на своем пути. Газы, деятельно выделяемые из осколков, превращают их в настоящие ‘реактивные боеприпасы’. Но все же опасность номер один при извержении — это лахары, либо сели (грязевые потоки), каковые образуются из снега и пепла либо ледников на склонах вулкана.
Их мощность (толщина) может быть около десятков метров, они проходят громадные расстояния, а по окончании схода достаточно скоро ‘цементируются’, замуровывая все погребенное под ними. Другие опасности — это оползни, пепловые тучи, пеплопады, выбросы вулканических газов и кислотные дожди».
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№93, июль 2010).
<
h4>