Реферат на тему: Вулканы

Оглавление:

У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!

В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

Введение

«Огнедышащая гора извергала камни с фонтаном и светящимися обломками камней; казалось, что они дрожат ритмично, и это было похоже на дыхание гиганта. Огненные змеи извивались между тлеющими камнями. Сотни огненных ручьев расплавились в пылающую реку, которая шипела в пузырящуюся пропасть. — Это то, что известный французский писатель Жюль Верн рассказал нам о извержении вулкана.

О какой «пламенной печали» писатель так образно говорил?

На нашей планете есть такие огнедышащие горы, и их называют вулканами. От обычных гор они отличаются лишь присущими им характеристиками: конической формой и извержениями магмы — расплавленной породы, протекающей через кратер вулкана. Магма, выливающаяся на поверхность земли, называется лавой.

Вулканы делятся на три группы: действующие, спящие и потухшие вулканы.

Активные вулканы — это вулканы, которые в настоящее время испытывают извержение или периодически его наблюдают. Если магма не высвобождается, а вулкан «курит» или «дымит», то он также считается активным.

Вулканы считаются дремлющими, если они были активны в исторический период и сохранили свою форму; их под землей периодически происходят слабые землетрясения и землетрясения.

Ведь потухшие вулканы — это те, которые когда-то функционировали в далеком прошлом; они размывали и разрушали конусы.

Вулканы делятся на различные типы в зависимости от типа извержения.

Если извержение лавы происходит очень тихо, без взрывов и без большого количества газов и водяных паров, то такие вулканы относятся к гавайскому типу (Мауна Лоа, Килауа, Вулканы Исландии и т.д.).

Вулкан Везувий Кракатау

Вулканы стромболового типа во время извержения выделяют много лавы, газа, пепла и пара, а на их глубинах происходят взрывы (Стромболи, Михара и др.).

Вулканы классифицируются как тип вулканов, в которых лава является густой и вязкой и быстро затвердевает в вентиляции; накопленные газы взрываются с шумом и выбрасывают пепел, вулканические бомбы и пары. Поднимающиеся на вершину пепла и пары образуют на небе своеобразное «кудрявое» облако (Вулкан, Авача-Сопка и др.).

Аналогично предыдущему вулканическому типу Везувия. Их лава более вязкая и, кроме того, образует пробки. Пары и газы извергаются и выбрасывают пепел, вулканические бомбы. Потоки лавы имеют короткую и неравномерную форму (Везувий, Этна и др.).

Тип вулкана Пелич характеризуется тем, что очень толстая и вязкая лава засоряет вулканическое жерло во время извержения. Газы, скопившиеся в глубинах вулкана, образуют взрыв, который выбрасывает огромное количество материала. Масса раскаленных раскаленных газов, пепла и паров быстро скатывается со склонов вулкана, сжигая и разрушая все на своем пути (Мон Пеле, Мерапи, Хибок-Хибок и др.).

Бандхайсанский тип извержения характеризуется сильным взрывом, разрушающим верхнюю часть вулканического конуса (Катмай, Кракатау, Безымянный и др.).

В Исландии есть несколько вулканов, где лава выходит через трещины в конусе. Такие вулканы исландского типа. [4]

По сути, вулкан — это отверстие в земной коре, через которое магма или расплавленная порода выливается из горячих недр земли на поверхность. Вулкан известен также как гора всевозможных остатков предыдущих извержений в виде замерзшей лавы, пород и пепла, которые постепенно накапливаются вокруг вентиляционной трубы или канала, через который возникает магма. Этот процесс продолжается тысячи лет. За это время вулкан может вырасти до огромных размеров, например, Килиманджаро, который возвышается почти на 5000 м над окружающими равнинами.

Большинство вулканов разделено на две группы: широкие куполообразные щитовые вулканы и конусообразные вулканы с крутыми склонами — стратовулканы. Первая растет слой за слоем, так как очень текучая лава распространяется на большой площади после очередного извержения и только затем затвердевает. В результате форма этих вулканов представляет собой широкий, плоский купол, похожий на перевернутую тарелку. Хотя их склоны довольно пологими, щитовые вулканы иногда вырастают до огромных размеров, как, например, Мауна Кеа на Гавайях, который возвышается на 10 000 м над уровнем моря.

Стратовулканы — более сложные вулканические извержения. Извержения расплавленной лавы из кратера вершины чередуются со взрывными извержениями золы, лапилляров и других твердых фрагментов. Таким образом, крутые склоны вулкана состоят из лавовых слоев, перемежающихся со слоями рыхлого материала.

Физическая природа вулканического процесса

Через вентиляционное отверстие вулкана продукты извержения переносятся на поверхность земли: расплавленная лава, пепел, бомбы и обломки, глубокие газы. Под каждым вулканом, а иногда и под группами вулканических структур в нижних горизонтах земной коры или в верхней части земной мантии находится большая полость (камера), заполненная магматическим расплавом — магматическим очагом. Советский геофизик Г. С. Горшков впервые определил положение магматической камеры для вулкана Ключевская Сопка на Камчатке, где такая полость находилась на глубине 70-75 км; в некоторых вулканах (например, Везувия) магматические камеры расположены гораздо ближе к поверхности: на глубине 4-5 км.

Самое удивительное в вулканах для исследователя — это их фантастическая энергия. Извержение средней мощности производит количество энергии, эквивалентное 400 тыс. тонн условного топлива. Около полумиллиона, а при крупных извержениях выбрасывается энергия в 5 миллионов тонн угля, как говорится, чтобы за один заход завести вулкан. Но эти цифры вызывают особое удивление, когда начинается подсчет энергетических запасов земной коры и мест, из которых вулкан может черпать энергию.

Предположим, что вулканы движутся за счет тепла, выделяемого радиоактивными веществами. Расчеты показывают, что для одного извержения потребуется энергия, вырабатываемая в нескольких миллионах кубических километров земной мантии в течение года. Совсем не ясно, как это радиогенное тепло может собираться и концентрироваться в очаге вулкана. Они пытаются найти причины вулканизма в давлении газа. На протяжении веков и тысячелетий сторонники этой гипотезы говорили о том, что пузырьки высвобождались газами, растворенными в магме. Чем выше они поднимаются, тем ниже давление их окружения. В конце концов, пузырьки должны взорваться, вырвать клочья магмы и выбросить их на поверхность. Периодичность извержений они связывают с удержанием газа на поверхностной коре магмы. Чтобы сломать пробку, газы должны, так сказать, накапливаться, набирать силу.

Недостатком этой гипотезы является то, что после разрушения магматической коры газы полностью исчезают, и не предлагается никаких процессов, которые могли бы привести к образованию новых газообразных компонентов. Многократный выброс шампанского из уже вскрытой бутылки невозможен.

Поиск источников энергии вулканической активности заставил ученых обратиться к недр земли. Там, некоторые вулканологи подозревают скрытую догадку в глубоких углублениях. Но в глубинах мантии нет постоянно действующих источников энергии или газов, которые могли бы взорваться. Радиоактивные вещества неравномерно распределены в недрах земли и в основном сконцентрированы в гранитах земной коры, т.е. в земной коре. Но никаких следов повышенной радиоактивности в продуктах вулканического излучения не обнаружено.

Вода и газы по своему изотопному составу не отличаются от воды и газов, находящихся на поверхности Земли. Конечно, как уже было сказано выше, существуют также глубокие подкорковые выбросы высокотемпературных жидкостей. Однако они не столь велики и рассеяны в глубинах земного шара, так что не могут обеспечить по крайней мере гидротермальную часть столь долгой вулканической активности на планете. Многие аспекты вулканической деятельности до сих пор остаются неясными. Совершенно непонятно, почему вулканы в основном сконцентрированы на дне молодого океана (только в центральной части Тихого океана насчитывается до 200000 вулканических конусов и 2-10000 крупных плоскостных вулканов — Гиотов) и почему происходит несколько вулканических извержений, их экстремальная длительность и активность, откуда поступает столько пара и магматической энергии.

Вулканизм, оказывается, — это явление, которое в основном присуще океану, а не суше.

Объяснение вулканизма обычно ищут в глубинах верхней мантии, где на глубине 200-400 км находится слой размягченного вещества, называемый астеносферой. По-прежнему преобладают гипотезы, что энергия и вещество приходят оттуда и покидают атмосферу, чтобы сформировать вулканические курганы. Для каждого такого вулканического кургана, как бы мал он ни был, необходим вертикальный канал высотой 200-400 км.

Моделирование процесса выхода пара через слой песка показывает, что расстояние между точками прорыва пара зависит от толщины слоя песка и в среднем в 3-5 раз превышает толщину слоя. Между тем, холмы морского дна находятся всего в 25-30 километрах.

Для объяснения непосредственной близости от вулканов на небольших глубинах обычно допускаются промежуточные очаги расплавленной магмы.

Чтобы объяснить образование многочисленных вулканических холмов, надо предположить, что под океанической корой находятся огромные очаги, а учитывая количество сотен тысяч вулканов, надо рассчитывать с одной непрерывной фокусировкой на очень небольшой глубине в несколько километров.

Попробуем объяснить возможные причины вулканизма в океане гипотезой о дренажной оболочке.

Дренажный панцирь расположен в коре океанов на той же глубине, что и вездесущий источник магмы, необходимый для вулканических извержений. Сливная оболочка заполняется высокотемпературным паром и водными растворами под положительным давлением. Гидростатическое давление дренажной мантии океана, создаваемое слоем морской воды и растворов, приближается к 1 000 атмосфер. В то же время в дренажной коре страны она поднимается до 3-6 тыс. атмосфер (с емкостью коры 30-60 км). Повышение гидростатического давления в коре между континентами вызвано не только тем, что континенты поднимаются в среднем на 875 метров над уровнем воды в океане, но и тем, что трещины и разломы коры заполняются более тяжелыми растворами, чем паровые растворы, которые поднимаются из глубин дренажной коры континентального побережья в океаническую дренажную кору. Различные типы земной и морской коры действуют как взаимосвязанные суда, при этом гидростатическое давление в континентальной коре на одно колено выше, чем в океанической. Океанический дренаж — это область сброса тех высокотемпературных водно-паровых растворов, которые заполняют дренажную оболочку континентов. Непрерывная подача растворов создает избыточное давление в океанической дренажной коре, что вызывает активность многочисленных вулканов на морском дне.

Эти извержения работают как «предохранительные клапаны». После прорыва через кору такой «клапан» работает до тех пор, пока давление может преодолевать противодавление толщи воды в океане на глубине 4-5 км. Но давление наконец-то падает, и вулкан успокаивается.

Но все остальное не займет много времени: потребуется так много времени, чтобы восстановить давление до уровня, при котором сопротивление может быть преодолено в этом месте или где-то рядом, потому что дренажная оболочка покрывает весь земной шар, и везде и везде присутствует пар высокого давления. Каждое последующее извержение выделяет большое количество высокотемпературного пара, из которого по мере охлаждения выпадают массы веществ и образуют большое количество золы в атмосфере. Сильный перепад давления в вулканическом канале и в этой точке дренажной оболочки отражается в растворимости силикатов, алюмосиликатов и других веществ. Они осаждаются и образуют вязкие желатиновые массы. Эта минеральная «грязь» собирается в канале вулкана и осаждается на земле в виде лавы, туфа и пемзы.

Извержение на глубине 3-4 км обычно даже не выпускает пар в атмосферу, так как там он конденсируется под давлением башни и быстро охлаждается в воде, а в волнах появляются только массы пемзы, мертвой рыбы и т.д. Внизу формируется новый вулканический курган.

Избыточное давление в дренажной оболочке океанского дна поддерживается «навсегда» за счет высокого давления в дренажной оболочке континентов. Таким образом, удивительная активность океанского дна является естественным следствием дренажной оболочки Земли, в которой постоянно обновляется давление и накапливаются горячие жидкие и паровые растворы различного состава и концентрации.

Океанические извержения заканчиваются не только образованием небольших карманов. Большое количество островов различной величины было создано вулканизмом. Среди них самый большой вулкан Мауна Лоа на Гавайях.

Связь между вулканизмом и дренажной деятельностью делает понятными и другие его характеристики. Например, повторное возникновение извержений объясняется тем, что перепад давления, возникающий во время извержения, восстанавливается довольно быстро. Та же неисчерпаемость оболочки объясняет длительность вулканической деятельности.

Очень важен вопрос об источниках энергии, вызывающих высокий нагрев лавы до 500-600 и даже 1000 и более градусов. Дренажные растворы не имеют такой температуры. Однако вместе с ними в вулканическом канале много газов — сероводорода, диоксида серы, метана, водорода, хлора, кислорода и т.д., которые вызывают высокие температуры. Происходят интенсивные реакции, при которых выделяется тепло. Например, оксиды металлов легко реагируют с метаном и водородом: Fe203 + H2 = H20 + 2FeO; ZFe203 + CH4 = 2H2O + CO + 6FeO.

Эти реакции приводят к восстановлению железа, свежепадающая зола обычно быстро темнеет и становится коричневой из-за окисления двустворчатого железа атмосферным кислородом до трехвалентного железа.

И еще один источник тепла. Рассеянное органическое вещество непрерывно концентрируется в осадочных породах и достигает недр мантии, участвуя в цикле твердых тел. При высоких температурах и давлениях из рассеянного органического материала образуются различные виды топлива. Мобильные виды топлива, такие как нефть и газ, могут накапливаться в дренажных коллекторах. Каждый кубический километр осадочной породы содержит до 20 миллионов тонн органического вещества, что по своей теплотворной способности в 10-100 раз превышает энергию нормального извержения вулкана.

Рассеянное в породах органическое вещество может играть роль в энергетическом потенциале извержения вулкана, и этот источник энергии может быть использован для объяснения явлений, которые происходят в виде взрывов, когда в течение нескольких минут породная масса высвобождает 3-5 миллиардов тонн и более. Нередко во время извержений вулканов обнаруживаются примеси горючих газов. Эти газы, такие как метан и водород, могут гореть, когда лава выходит на поверхность и сильно нагревается.

Заслуживает внимания и происхождение других газов извержения вулканов. Среди них были производные хлора, брома, фтора и других газообразных соединений. Эти вещества не выделяются при нормальном плавлении горных пород. Если учесть, что дренажная оболочка представляет собой взаимодействие кремниевой кислоты с другими соединениями, то это становится понятным и образование сильных кислот.

По той же схеме кремнезем взаимодействует с другими солями, образуя силикаты и вытесняя кислоты, которые выбрасываются на поверхность вместе с паром.

Проверяемый вулкан — это химический реактор, в котором свойства дренажной оболочки особенно яркие и в котором летучий диоксид кремния является одним из самых важных химических агентов.

Химические растения Земли

Давайте ненадолго отвлечемся от описательных наблюдений за вулканизмом. Не столько грандиозность, сколько его механизм и техника в самом широком смысле этого слова будут объектом нашего внимания.

Почему мы называем их комбинациями, понятно из природы определения. Производство вулканов является сложным. Множество химических соединений, газов, веществ, элементов. Даже технология понятна. Существует природный агрегат, достаточно сложная система малоизученных аппаратов, в которой происходят различные преобразования: Нагрев, сжатие под давлением, процесс реакции, смешивание и так далее. Все известные и пока неизвестные химические процессы, сопровождающие извержение вулкана.

В работе любого химического предприятия есть как минимум три существенных фактора: сырье, условия процесса и конечная продукция. В работе вулканов их конечная продукция наиболее доступна для нас: потоки лавы, выбросы газа и пепла, пара, камней. Мы можем только догадываться, как протекают глубокие процессы подготовки извержения и по какой технологической схеме они осуществляются, а также о сырье, которое служит сырьем для вулканизма.

Как вода. Мы уже говорили, что в вулканических выбросах, особенно на ранних стадиях, преобладает водяной пар. Эта вода слишком много. Во время извержения вулкана Тамбора на острове Сумбава было выброшено около 1000 кубических километров воды. За 1700 лет своего существования вулкан Шивелуч на Камчатке, самые крупные извержения которого происходят в среднем за полтора столетия, выбросил несколько тысяч кубических километров воды в виде пара.

Вряд ли такое количество воды могло так быстро достичь вулканов из глубин земной мантии и ядра. Чтобы быть более правильным, предположим, что эта вода в основном является членом большого цикла материи. Это также было определено Вернадским:

«Среди эмпирических обобщений и отдельных фактов, связанных с этой проблемой, обращает на себя внимание сходство между солевым составом воды океана и составом летучих вулканических извержений, которое отмечалось уже в начале XIX века.

Мы находим доказательства этого сходства в совершенно новой области исследований. Показательные расчеты показывают, что концентрация растворенных минералов в сверхкритических дренажных растворах составляет 4-5 процентов. Примерно такая же концентрация наблюдается в водяных парах вулканических выбросов. Связь между дренажной оболочкой и вулканизмом особенно очевидна в воде. Здесь тоже уместно вспомнить провидческие соображения В. И. Вернадского:

«Изучение вулканов ясно показывает, что их извержение является результатом газового процесса, т.е. в первую очередь проявлением горячего водяного пара в биосфере. Неизбежно встал вопрос о том, откуда во время извержений в виде пара поступало огромное количество воды. «Поверхностные воды и тоник для волос играют большую роль в вулканических извержениях, возможно, более активно, чем они думают».

Поэтому вулканические химические заводы в первую очередь обрабатывают воду. Они преобразуют его в пар, который имеет сильную динамическую силу: Он врывается в свободное пространство и преодолевает сопротивление окружающих камней. Водяной пар фактически является основным транспортным маршрутом для всех веществ, которые поднимаются из недр земли. Особенно для пепла. В период с 1500 по 1941 год вулканы выбросили 392 тысячи кубических километров лавы и рыхлых масс, в основном пепла. На долю последних приходилось 84% выбросов вулканов. Летучая зола долгое время содержится в воздухе. Когда в 1883 году произошло извержение Кракатау, она много раз вращалась по орбите, прежде чем полностью осесть. Когда они поднялись в верхние слои атмосферы, у них покраснели глаза в Европе, а пепел от вулкана Безымянный на Камчатке за два дня преодолел расстояние в 10 000 километров и выпал в Лондоне.

Технологическая схема производства золы с использованием дренажных вод представляется более понятной. Давление в канале вулкана достигает 2-4 тысяч атмосфер. При поднятии в канал пары расширяются и остывают, резко падает давление, растворимость различных химических соединений и минералов, вещества, содержащиеся в растворах, выпадают в осадок и образуют жидкие и уплотняющие массы. Вероятно, они собираются в устье канала, через который поднимаются решения и вокруг него. Поток пара и газа поглощает их, выталкивает и уносит вверх под сильным давлением. По дороге туда они дробят и крошатся, превращаясь в облака пепла и накапливая мельчайшие частицы лавы.

При рассеянии вулканического пепла обнаруживаются частицы различного размера — от 3-5 миллиметров в диаметре до мельчайшей пыли, взвешенной в воздухе через облако тумана. Особенно мелкая зола падает непосредственно из облака пара, имеющего температуру 400-500°С, и выбрасывается из вентиляционного отверстия на большую высоту. Когда они остывают, из этого облака выпадают частицы, соответствующие молекулам, которые могут бесконечно оставаться в атмосфере.

Вот еще один интересный момент: было замечено, что пепел постоянно меняющегося состава падает на поверхность земли, когда с вулкана удаляются облака. Чем дольше частицы золы остаются в облаке, тем более заметным становится изменение химического состава зольного материала. Например, содержание магния в пепле Безымянного вулкана возросло в тридцать раз, когда облако находилось в 90 километрах от вулкана, даже несмотря на то, что частицы пепла одинакового размера были отсеяны для анализа.

В марте 1947 года вулкан Гекла выпустил облако, которое было прослежено до 3800 километров, а в выпавшем пепле содержание оксидов магния и калия было в четыре раза выше, чем содержание этих соединений в пепле, отложенном рядом с кратером. Интересно, что обогащение этих соединений происходит в тончайшей поверхностной пленке частиц золы. Поэтому он обладает высокой селективной сорбционной способностью, он является настоящим магнитом для молекул, содержащихся в облаке. Диапазон химических соединений в облаке неожиданно разнообразен. Это удивительная машина, состоящая из атомов, анионов, катионов, молекул различных химических соединений и различных частиц золы, извлекающих те, которые им нравятся. Мелкозернистая зола хорошо сорбирует серу и карбонатные анионы. В золе предпочтение отдается ионам хлора, а не более крупным ионам. Есть зола, которая извлекает ионы калия, натрия и магния. Специальная стеклянная зола по своему составу стремится поглощать железо, марганец и ионы фосфора. В тонушеных пленках золы накапливается 35-75 процентов от общего содержания таких элементов, как титан, магний, марганец, никель, ванадий, калий, медь, хром, стронций, цирконий и уран.

Сходство химического состава вулканических выбросов с различными элементами в водах океана свидетельствует о роли дренажной оболочки в вулканизме и в формировании соленого состава океанов. Наконец, химический состав солей океана, его фосфорных и железомарганцевых отложений во многом должен определяться активностью дренажной оболочки. Правда, облако пепла континентального вулкана свободно поднимается в атмосферу и увеличивает свою химико-планетарную активность при низком давлении и низких температурах.

Другой случай — «химическая фабрика» на морском дне. Существуют извержения, которые происходят «тихо», без дыма и выбросов пепла. А как их выбрасывать, когда над ними находится слой воды толщиной 4-5 километров, создающий давление 400-500 атмосфер? Даже если сверхкритические пары и растворы проникают в водяной столб, они очень быстро становятся жидкими и теряют объем.

По оценкам, ежегодно на Земле происходит 20 катастрофических, 150 разрушительных, 800 сильных, 6200 довольно сильных и более 100000 слабых землетрясений, 4-5 крупных вулканических извержений.

Ученые во многих случаях обнаружили очевидную связь между землетрясениями и вулканической деятельностью. Например, сильное землетрясение в Перу и Чили 10 апреля 1952 года спровоцировало 25 вулканов. Если давление передается водой, заполняющей дренажную оболочку, то неудивительно, что спящие вулканы могут «пробуждаться».

Вал гидростатических колебаний передается через дренажную оболочку. Землетрясения разрушают водную систему из-за разломов, трещин и других пустот, по которым движется глубокая вода. Эти возмущения естественным образом реагируют на подвижный слой паро-водяных смесей дренажной оболочки.

Пробуждение и прекращение вулканической жизни тесно связано с водой в дренажной оболочке.

Проявления элементов многообразны. В 1957 году к девяти островам Азорских островов, протянувшимся более чем на 650 километров, внезапно прибавилась десятая часть. Вот как это случилось. Жители острова Фаял были подняты из своих постелей сильными толчками в ночь на 28 сентября. Землетрясение разрушило маленькую деревню. Людей, которые в панике покинули рухнувшие дома, угощали фантастическим зрелищем.

Море закипело. Огромные грязные пузырьки воздуха лопаются на пузырящуюся поверхность и шумно образуют облака пара. Огромная колонна дыма и пепла прорвалась в небо. Через три недели после своего появления вулканический кратер в форме подковы поднялся из воды на высоту 200 метров. Ветер вытеснил дым, унес пепел, морские волны смыли шлак, а посреди океана поднялась только голая скала. Родился новый остров.

Такие вулканические острова не редкость. Они либо исчезают, либо появляются снова.

В 1867 и 1911 годах из воды на тех же Азорских островах поднялись вулканические конусы. Через несколько месяцев они сбежали обратно в бездну воды, возможно, чтобы возродиться через неизвестное количество лет.

Почти все острова Атлантического океана обязаны своим происхождением вулканам. Вулканические кратеры, иногда вымершие, а иногда и задымленные, видны морякам, плывущим в Исландию, на Канарские острова или Антильские острова, на острова Кабо-Верде, Тринидад, Вознесение, Фернанду По и Тристан-да-Кунья.

Но никто не видит преобразований, которые происходят с такими вулканами, когда они ныряют. Процесс спуска таких гор странный: спускается вулкан вместе с небольшой частью морского дна. Вокруг вулканического холма появляются круглые впадины и стволы. Причины их появления в целом ясны. Вулканы заряжают земную кору, она изгибается и образует круглые траншеи и рвы, а массы вещества, вытесненные под прогибом, уходят на периферию и, поднимая океаническую кору, образуют круглый ствол.

В этой схеме осталась только одна двусмысленность. Почему вулканические горы стали тяжелыми на земной коре и начали тонуть? Значит, был введен дополнительный вопрос? Откуда он взялся?

Из того же самого дренажного поддона, который мы уже знаем. Вещества, из которых состояли вулканические курганы, были привезены издалека растворами… Растворы образовывались в земной коре континентов, где они извлекали растворимые вещества путем охлаждения породы, поднимающейся из мантии при высоких давлениях и температурах. Этот вклад создал избыточный вес, из-за которого горб потонул.

В населенных пунктах вулканы вызывают огромные бедствия для местного населения: они разрушают и сжигают дома, уничтожают посевы и сады, уничтожают домашний скот, убивают людей и наносят ущерб местной флоре и фауне.

По предварительным и очень приблизительным оценкам, число человеческих жертв за последние два тысячелетия составляет около четверти миллиона.

В период с 1772 по 1940 год в Индонезии, где развивалась вулканическая деятельность, было разрушено или повреждено 500 населенных пунктов, уничтожены обширные участки земли и вырублено около 5 миллионов кофейных деревьев. По данным ЮНЕСКО, за последние 500 лет погибло около 200 тысяч человек. Я расскажу вам больше о двух самых мощных извержениях.

Везувий

Знакомство Человечества с вулканами, вероятно, началось с Везувия, потому что до 79 г. н.э. никто в Европе о нем ничего не знал … когда ужасное извержение этого вулкана, впервые описанное учеными…

В настоящее время железнодорожные линии и грунтовые дороги ведут к вершине Везувия, на которую ежедневно поднимаются сотни тысяч людей, чтобы заглянуть в таинственную утробу матери. В те далекие времена никто из людей у подножия вулкана не имел ни малейшего представления о том чуде природы, которое его приготовило. Веками люди жили тихо и спокойно, пожиная богатые урожаи с земли, удобряемой вулканическими отложениями.

В августе 79 их веселая жизнь была нарушена: спящий вулкан внезапно ожил, над его конусом пронеслось огромное черное облако, которое переросло в темное облако. Следующее, что произошло, было так: «Дома качались от частых, длительных толчков. Снаружи было страшно стоять под градом падающих кусков пемзы. Мы видели, как море втягивается и земля дрожит, как будто отталкивает его. Из Везувия вспыхнули широкие языки пламени, и возвысился огромный огненный столб, его яркость и блеск увеличивались из темноты. Облако начало падать на землю и покрывало море. Пепел упал. Темнота начала падать, как в закрытой комнате, когда огонь потушен. Были слышны женские, детские и мужские крики; некоторые звали своих родителей, некоторые детей, а некоторые жен или мужчин. Многие поднимали руки к небу, к богам, но большинство утверждало, что боги исчезли и последняя вечная ночь пришла за миром. «

Это выдержки из послания древнеримского писателя Плиния Младшего (ок. 62 — ок. 114 гг. н.э.) писателю Тациту; первое рукотворное описание смертоносного извержения вулкана. Плиний Младший был живым свидетелем трагедии. Но все еще были тысячи мертвых свидетелей. Они «говорили» только 17 веков спустя после катастрофы.

Когда началось страшное извержение Везувия, жители города Помпеи искали убежища в своих домах, а некоторые пытались бежать, что не всем удавалось, и многие погибли под слоем пепла и камней.

Город Геркуланум также постигла печальная участь: он был затоплен потоками грязи, которые спускались со склонов вулкана. Стабия была сожжена горячими лавовыми потоками. Пустыня хаотичных свай лавы, камней и грязи раскинулась на месте ранее процветавших городов.

Прошли века. Многие забыли, что случилось. Но в середине XVIII века. археологи столетия обнаружили остатки Помпеи, а затем начали систематические раскопки. Когда город был почти полностью очищен от вулканических пластов, перед изумленными глазами исследователей предстали великолепные здания и храмы, правильно спланированные каменные мощеные улицы и площади, памятники и статуи, украсившие город. Было найдено много вещей и предметов домашнего обихода. В местах, где умирали люди, были пустоты, они были заполнены штукатуркой, которая, затвердев, давала точную картину человека, даже выражение его лица в момент смерти. Это мертвые свидетели великой катастрофы.

Все, что было найдено, было передано в музеи. А сам раскопанный город является уникальным музеем под открытым небом, где ученые узнают об истории и жизни людей, когда-то живших в нем.

В одном из залов Русского музея в Санкт-Петербурге находится картина русского художника КП Брюллова «Последний день Помпеи». На ней изображен момент великой человеческой трагедии: на фоне жуткой темноты, разорванной зигзагообразными молниями и вулканическими факелами, рушатся здания, падают памятники и статуи, полуживые, полуоттравленные, задыхающиеся люди, которые ищут спасения, но не могут его нигде найти.

С того рокового дня Везувий просыпался более 50 раз; крупные извержения наблюдались в 1872 и 1906 гг. В 1944 году был разрушен город Сан-Себастьяно. За последние 15-20 лет он всегда помнил себя — курящим и ворчащим, глухим и немым.

Взрыв в Кракатау

Еще одна гигантская катастрофа произошла на архипелаге Зонд в 1883 году: взорвался вулкан Кракатау. До извержения это был небольшой архипелаг островов, самый большой из которых — Кракатау, размером 9×5 км. Он состоял из трех плавленых кратеров: Раката (800 м) — на юге, Данан (450 м) — в цепи, Пербуатан (120 м) — в северной части острова. На северо-западе находился еще один маленький остров, известный как Ферлейтен (пустыня), а на востоке — Ланг (Лонг), а также несколько очень маленьких островов. Весь архипелаг представлял собой остатки вулкана высотой около 2000 м, который был разрушен в доисторические времена.

О начале вулканической деятельности мы ничего не знаем — острова Кракатау были пустынны, лишь изредка туда приезжали рыбаки с Суматры. 20 мая экипаж немецкого военного корабля «Елизавета» заметил выходящее из кратера грибовидное облако, которое достигло высоты 11 000 метров. Первые наблюдения были сделаны кораблями, плавающими в Зондском проливе. Несмотря на то, что Кракатау было еще далеко от кратера, зола упала на палубу корабля. Эти явления длились несколько дней и наблюдались с других кораблей, а также с западного побережья Явы. Подземные вибрации и взрывы ощущались вплоть до Батавии (сегодня Джакарта). Там был небольшой пепельный дождик.

27 мая Кракатау посетили некоторые батавийцы. Оказалось, что в центре старого кольцевого кратера Пербуатан, каждые 5-10 минут повторялись взрывы, колонны пара и пепла поднимались на высоту 2-3 тысячи метров. Деревья были покрыты пемзой, как снег.

В последующие дни сила извержения несколько ослабла. До катастрофы в конце августа лишь время от времени происходили сильные взрывы. В середине июня процесс возобновился с ужасным насилием. 24 июня скалы Пербуатана бежали из-за расширения кратера. 11 августа капитан судна обнаружил три больших кратера и массу небольших кратеров, из которых также извергались пары и зола. После этого зольный дождь начал усиливаться, и 26 и 27 августа произошла катастрофа. Его можно было увидеть только с кораблей, которые были недалеко и далеко от берегов Явы и Суматры. Если бы в Кракатае были жители, никто бы не выжил в этот страшный день, потому что даже на острове Себеси, который находится в 20 км от вулкана, погибло все население.

Утро 26 августа было ясным. Около часа дня был слышен грохот, который распространился до Батавии; ночью он стал настолько сильным, что спать в городе было невозможно. Около двух часов дня корабль «Медея», плывший вдоль Зондского пролива, заметил пепельные столбы высотой 27-33 км. В 17.00 произошло первое цунами, вероятно, вызванное обрушением кратера. Вечером в деревне Лампонге на острове Суматра прошел легкий пепельный дождь. Сразу после захода солнца в Анжере и в некоторых близлежащих деревнях на побережье острова Ява царила глубокая темнота. Были слышны глухие звуки. Малые корабли были затоплены волнами или выброшены на берег; вода несколько раз рухнула на берег и разрушила многие деревни. Толстые облака пепла покрыли палубы кораблей. Огромные куски пепла покрыли палубы кораблей. В 2 часа ночи на палубе корабля «Бербейс» зола образовала слой толщиной в метр. Земля была покрыта непроницаемой тьмой. На горе Кракатау раздался грохот и каждую минуту показывалась яркая молния. Электричество ощущалось в атмосфере; на передачах и мачтах видны огни Святой Эльмы, извивающиеся как «огненные змеи». Рулевой на «бербисе» едва мог устоять на своем месте — при касании металлических частей руля он почувствовал сильный удар током.

Утром 27 августа небо стало яснее, но вскоре все снова покрылось густой тьмой, которая длилась 18 часов. Огромные массы золы, пемзы, шлака и тестообразной грязи направлялись к Зондскому проливу, островам Ява и Суматра. В 6 часов утра волны врезались в низкие берега.

Около 10 утра было самое худшее время: произошел огромный взрыв. Газы, пары, зола и мусор были подняты на высоту 70-80 км и разбросаны на площади около 1 млн км2.

Чудовищные волны, вызванные взрывом, поднялись, как горы, и достигли высоты до 30 м; одна за другой они рухнули вниз к островам. Города, деревни, леса, железнодорожная насыпь вдоль побережья Явы — все было стерто страшным потопом. Были разрушены города Анжерс, Вентем, Мерак и другие. Все население островов Себеси и Сэра было похоронено. Лишь немногим чудесным образом удалось избежать этой печальной судьбы: Первая волна, которая разбилась о землю, забрала людей с собой, но потом бросила на берег целую и невредимую.

Трудно описать, что случилось с оставшимися в живых, и в ужасе жители напрягали все силы в поисках искупления. Тьма захватила все. В десять часов. За 54 минуты произошел второй взрыв, примерно такой же гигантский, как час назад, но не сопровождаемый цунами. Следующий взрыв со слабым цунами был отмечен в 16:00. 35 минут. Пепельный дождь, взрывы, штормы и волнение на море не прекращались всю ночь, но их сила постепенно уменьшалась. Утром 28 августа небо снова стало светлее, и извержение утихло, но еще не закончилось. Небольшие взрывы произошли в сентябре и октябре, а последнее извержение было зафиксировано 20 февраля 1884 года.

Банки Суматры и Явы изменились до неузнаваемости. Знакомые места можно найти только по положению, а не по внешнему виду. Богатая тропическая растительность бесследно исчезла там, где океанские волны только что поднялись. Земля была полностью обнажена; ее покрывали серая грязь и продукты извержения, оторванные от корней деревья, остатки зданий, тела людей и животных. Пемзовые массы поплыли на поверхность Зондского пролива. По официальным данным, число погибших составило около 40 000 человек. Море вылилось на остров Кракатау, и только старый вулканический конус разломился пополам, одна половина упала в море, а другая раскрыла страшную картину ужасной подземной энергетической лаборатории.

Волна в море (цунами), вызванная взрывом в Кракатау, была настолько сильной, что омыла всю планету. Вдоль всего побережья Индийского океана наблюдались более или менее сильные волны, в зависимости от расстояния до Кракатау. Волны также распространились по Тихому океану и достигли западного побережья Америки. В Атлантическом океане у побережья Франции и на Панамском перешейке наблюдалось цунами, вызванное взрывом на архипелаге Зонд.

Гром взрыва в Кракатау можно было услышать с большого расстояния. В Байденцорге, на острове Ява, в 150 км от вулкана, удар был настолько сильным, что во многих домах с петель упали окна и двери, а со стен упала штукатурка. Рев извержения был слышен в городе Манила, расположенном в 2000 км от Кракатау, а также в Центральной Австралии, находящейся на расстоянии 3600 км, и на Мадагаскаре, находящемся на расстоянии 4775 км от Кракатау.

Атмосфера также резко изменилась. Сильные ураганы бушевали недалеко от Кракатау. В Европе, Северной Америке и других частях мира метеорологические приборы регистрировали движение воздуха, и повсюду наблюдались сильные барометрические колебания. Воздушная волна, вызванная Кракатау, трижды извергалась по всему земному шару, о чем свидетельствуют барометрические наблюдения в различных местах.

В Берлине первая воздушная волна наблюдалась через 10 часов после крушения. Если предположить, что он проехал кратчайший путь, то его скорость составила около 1000 км/ч. Через 16 часов барометр снова начал колебаться. Она была вызвана той же воздушной волной, но пришла с другой стороны земного шара, над Америкой. Продолжая, волна снова облетела земной шар и через 36 часов вернулась в Берлин. Волна, прошедшая через Америку, вновь появилась в Европе 34-35 часов спустя. Это ускорение объясняется тем, что в верхних слоях атмосферы воздушные потоки в основном направлены с запада на восток. Это воздушное движение достигло Берлина в третий раз за 37 часов. Затем сила колебаний воздуха постепенно уменьшалась.

В истории человечества не было ни одного упоминания об извержении с такими же сильными звуковыми явлениями.

Извержение вулкана Кракатау связано с другим примечательным явлением. Вскоре после катастрофы, в конце августа, солнце приобрело своеобразный зеленый цвет. Сначала это явление наблюдалось только вблизи Кракатау, а затем на значительном расстоянии от Кракатау. Он наблюдался на Цейлоне, чуть позже на острове Маврикий, затем на западном побережье Африки и, наконец, в Бразилии, Центральной Америке и многих других местах. Своеобразная окраска солнца объясняется накоплением мельчайших частиц вулканического пепла, которые переносились в верхние слои атмосферы.

В конце ноября 1883 года в Европе наблюдалось странное явление. На закате, солнечные лучи дали небу фиолетовое мерцание, которое не исчезло на долгое время, затем наступила темнота. Вскоре подобные новости стали поступать со всего мира. В некоторых местах его раньше видели в Европе, но до извержения Кракатау его нигде не было.

Примерно в это же время во многих местах Европы шел дождь из пыли и покрывал землю, как снег. Исследования показали, что эта пыль состоит из крошечных кристаллов, как и в пепле Кракатау.

Продукты извержения в Кракатау состояли в основном из пемзы и мелкой золы. Предполагается, что их объем достиг 18 км3. В радиусе 6 км вокруг вулкана извергались породы толщиной 20-40 метров. К северу от Кракатау, недалеко от острова Себеси, глубина моря до извержения составляла 36 метров. После катастрофы здесь были обнажены мели, и вся эта территория стала непригодна для больших кораблей. Взрывы оставили нетронутыми только южную половину конуса Раката, а остальная часть конуса была вытолкнута на морское дно, состоящее из двух впадин: одна, глубиной до 120 м, находилась между островами Ланг и Ферлейтен, а другая, глубиной до 300 м, с мелководным дном на юге.

Изменился не только рельеф морского дна, но и появились новые и расширились первые острова. На месте развалин Кракатау, продукты извержений образовали площадь в 5 км2. Остров Ланг увеличился на 0,3 км2, остров Ферлейтен — более чем на 8 км2, один остров исчез — вероятно, был размыт волнами. Были также острова: Стрера — 3 км2 и Кальмера — 4 км2. Оба появились всего в нескольких метрах над поверхностью моря, но вскоре снова исчезли под водой.

На расстоянии острова, казалось, курили. На самом деле, это был пар, поднимающийся из высокотемпературной кучи эродированных масс. Масса пемзы покрыла поверхность моря, как настоящие плавающие острова, возвышающиеся на 2 метра над поверхностью моря. На Суматре, у входа в заливы Лампопга и Семанки, слои плавающей пемзы были настолько толстыми, что самые большие корабли с трудом могли их прорезать. Песок покрыл площадь 750 тыс. км2.

На ранних стадиях развития нашей планеты вулканы, вероятно, покрывали всю ее поверхность. Позже они стали появляться только вдоль крупных разломов земной коры. Большинство вулканов не выжило: их разрушили урбанизационные процессы и эрозия рек. Эти вулканические горы, которые сейчас встречаются на поверхности нашей планеты, образовались сравнительно недавно — в четвертичный период.

Многие вулканы расположены в основном в неустойчивых частях земной коры, на срединно-океанических хребтах и рифтовых долинах, где литосферные плиты расходятся, и на краях континентов, где плиты постепенно сходятся и сталкиваются друг с другом. Именно в таких районах часто происходят сильные землетрясения, извержения магмы под давлением снизу и время от времени извергаются вулканы.

Вулканы разбросаны группами или один за другим по странам и континентам. Их можно найти в Азии и Европе, в Африке и Южной Америке. Ученые определили четыре вулканических пояса: Тихий океан, Средиземноморье и Сунда, Атлантика и Восточная Африка.

Самый большой Тихоокеанский пояс составляет около 70% всех огнедышащих гор мира. Прикованные к Тихому океану, они образуют так называемое «кольцо огня земли». Здесь 526 вулканов. Из них 328 вспыхнули в историческое время. На нашей территории Тихоокеанское огненное кольцо включает в себя вулканы Курильских островов (40) и Камчатского полуострова (28). Наиболее активными по частоте и силе извержений вулканами являются Ключевская, Нарымская, Живелуч, Безымянный и Ксудач.

Второй крупный вулканический пояс простирается над Средиземным морем, иранским плато до архипелага Зонд и включает в себя около 120 вулканов. В его границах находятся такие вулканы, как Везувий (Италия), Этна (Сицилийский полуостров) и Санторини (Эгейское море). В этот пояс входят также вулканы Кавказа и Закавказья. На Большом Кавказском хребте поднимаются два вулкана — Эльбрус (5642 м) и две вершины — Казбек (5033 м). В Закавказье, на границе с Турцией, находится вулкан Арарат с конусом, покрытым снежной шапкой. На востоке находится самый красивый вулкан Демавенд в горах Эльбруса, который с юга обрамляет Каспийское море. На архипелаге Зонд (Индонезия) много вулканов (63 из которых 37 действующих).

Третий крупный вулканический пояс простирается вдоль Атлантического океана. Здесь насчитывается 69 вулканов, 39 из которых извергались в историческое время. Наибольшее количество вулканов (40) на острове Исландия, расположенных на оси подводного срединно-океанического хребта, и 27 из них уже заявили о своей деятельности в историческое время. Вулканы в Исландии извергаются довольно часто.

Четвертый вулканический пояс относительно невелик. Он занимает Восточную Африку (40 вулканов, 16 из них — действующие). Самый известный вулкан в этом поясе — Килиманджаро (высота 5895 м).

За пределами этих четырех вулканических поясов на континентах практически нет вулканов. В крупных районах Центральной и Северной Европы, в большинстве районов Азии, в Австралии и на американском континенте, за исключением Тихоокеанского кольца, они не встречаются. Но в океанах картина совсем другая. Детальное изучение рельефа морского дна, проведенное за последние два десятилетия, показало, что на дне всех без исключения океанов имеется большое количество крупных вулканических структур. Особенно многие из них были обнаружены на дне Тихого океана (рис.3). Наиболее интересной особенностью большинства подводных вулканов является то, что их вершины плоские. Ученые обнаружили, что такие плоские вулканические вершины образовались, когда эти вулканы поднимались из воды. Волны размыли конус, выступающий из воды, и сформировали почти плоскую поверхность. В результате, дно моря затонуло, и эти вулканы без вершин, называемые гийотами, оказались под водой.

Грандиозность вулканических явлений и разрушений, которые они вызывают, привлекают внимание людей с древних времен. Почти у всех народов есть легенды об огнедышащих горах.

Мифы и легенды

Как метеорит, элементы вулканических извержений всегда поражали людей своими размерами и мощностью. Но в отличие от недоступных небесных сил, силы, вызвавшие извержения, были более доступными и близкими: они пришли с той же самой земли, на которой люди рождались, жили и умирали. Поэтому, с самого начала человеческого сознания, люди пришли к идее соприкосновения с божеством, в котором они воплотили для себя сокрушительную силу подземного огня, и попытались успокоить его, чтобы рассеять грядущую беду.

Некоторое представление об этом древнейшем акте, рожденном из творческого мышления наших предков, дает религиозный обряд, описанный в 1892 году жителями Гавайев, которые поклонялись древней богине вулканов — Пеле. Когда священная среда обитания этой богини, гора Килауэя, начинает трепетать и объявляет о приближающемся извержении, туземцы во главе с древнейшим волшебником племени поднимаются на ее вершину. Здесь, в неудачной кальдере Хилемау, лежит озеро кипящей лавы, «дом вечного огня». Его огненно-красная поверхность с оглушительным, зловещим шумом поднимается и опускается, словно дыша, над ней летят сверкающие фонтаны струй лавы и разноцветные султаны паров и газов. Молящиеся бросают свои дары — жертвенные плоды и птицы — в эту пылающую утробу и просят богиню предотвратить катастрофу.

Так началось «знакомство» человека с миром вулканов в древности.

Поскольку люди древности не знали истинных причин страшных извержений вулканов, они рассматривали их как проявление божественной или дьявольской силы. Таким образом, согласно верованиям древних греков и римлян, в глубинах вулканов, как будто обитали духи тьмы. В своих подземных кузницах они ковали оружие. Значит, был адский гул огня и искр.

У греков Гефест был богом огня и кузнечного дела, у римлян — вулканы. Вход в подземный мир, в подземные мастерские божественного вулкана, якобы находился на острове Вулкан — самом южном в системе Эолового архипелага. С этого острова пришло название всех огнедышащих гор на нашей планете.

Древнегреческий поэт Пиндар, живший в 5 веке до нашей эры. Он писал, что извержение вулкана Этна — это огненное дыхание злобного столетнего монстра Тифона, который был брошен в ад Зевсом, самым могущественным богом.

В то же время в те далекие времена были мыслители, историки и философы, которые пытались понять и понять происходящее в природе, которые делали достаточно правильные суждения об окружающем нас мире. Первые упоминания о вулканах можно найти в работах Гераклита, Аристотеля и Страбона.

Гераклит (ок. 544-540 гг. до н.э. — год смерти неизвестен) — древнегреческий философ, считал, что оригинал всего — огонь; все вещи — производные от него — происходят от сгущения огня.

Аристотель (384-322 гг. до н.э.) — древнегреческий философ и ученый, выдвинул первую научную гипотезу о происхождении вулканов: «…Земля содержит в своих недрах источники жизненной силы и огня, скрытые от глаз человека; у них много выходов для света — добыча пара и огня, так что Этна и Эоловые острова (Лиепарские) извергают воспаленные железистые глыбы».

Страбон (64-53 гг. до н.э. — 23 24 г. н.э.) — древнегреческий географ и историк, путешествовавший по Греции, Малой Азии, Италии и Египту, автор «Исторических записок и географии», описавший извержение вулкана Каймени (Санторини) в 196 г. до н.э.

С развитием человеческого общества многие люди уже не удовлетворены наивными представлениями о реальности. Эти люди считали необходимым как можно глубже понять законы природных явлений, чтобы затем научиться предвидеть их разрушительную силу и, возможно, предотвратить или убить их.

История исследования

Чтобы открыть для себя секреты вулканической жизни, необходимо было годами следить за вулканами во многих местах и в разных частях света. Так родилась целая наука — вулканология, корни которой уходят в далекое прошлое.

Интересно отметить, что одним из первых ученых-естествоиспытателей, чьи благодарные потомки по праву причисляются к пионерам вулканологической науки, был греческий философ, врач и политик Эмпедокл (ок. 490-430 гг. до н.э.) — человек с любопытным умом, который пытался узнать истину и, прежде всего, узнать законы природных явлений. Он сократил все их разнообразие до четырех «корней» — земли, воды, воздуха и огня. Он написал ряд философских трактатов, в том числе работу «О природе».

Эмпедокл жил на острове Сицилия и не раз был свидетелем вулканических извержений. Огонь был одним из «корней» его научной концепции, поэтому его очень интересовали огнедышащие горы. Чтобы своими глазами наблюдать за извержением Этны, он поселился на кратере вулкана. На вершине Этны ученый прожил несколько лет. К сожалению, результаты его наблюдений не дошли до нашего времени, так как он трагически погиб во время одного из извержений. В память о первом вулканологе один из конусов Этны называется «Философская башня».

У Эмпедокла много последователей. Рискуя жизнью, они поднимались в кратеры вулканов, наблюдали за развитием извержений, брали пробы лавы, пепла и газов, вели хронологические записи. Таким образом, постепенно накапливались знания о мировых вулканах. Первая научная вулканологическая обсерватория была создана в 1842 году на склонах Везувия. В странах, где наблюдалась вулканическая активность — Италии, Японии, Индонезии, США и России — создана сеть стационарных станций мониторинга вулканов и научных обсерваторий. Больше всего в этом столетии развивалась вулканологическая наука.

В нашей стране существует ряд организаций, занимающихся жизнью вулканов, ведущее место среди них занимает Институт вулканологии Академии наук в г. Петропавловске-Камчатском. Институт проводит исследования в красивейшей природной лаборатории, где представлено большое количество вулканов — больших и малых, активных, спящих, потухших, пышных и спокойных.

Это трудная и почетная профессия вулканолога. Он должен быть мужественным, решительным и находчивым, ибо он первый делает необузданные наблюдения о необычной и огромной силе природы. Его интересует все: как извергается магма, как она составлена, температура, наличие газов и многое другое. При необходимости вулканолог спускается в кратер вулкана, а иногда «пропускает» поток лавы, берет пробы токсичных газов, снимает на пленку или фотографирует явление.

Тем временем были открыты некоторые секреты огнедышащих гор. Вулканы классифицируются по типу извержений, разрабатываются методы прогнозирования активизации, изучаются возможности использования тепла и энергии вулканов, а также методы извлечения минералов, содержащихся в породах, извергаемых из недр Земли.

Вулканологи имеют в своем арсенале многочисленные и разнообразные приборы: сейсмографы, магнитометры, макробарографы, оборудование для химического анализа, электронные приборы и многое другое. Прежде чем извергнется вулкан, он выдает «предупреждение». Приборы, регистрирующие колебания грунта, изменения магнитных полей, повышение температуры высвобождающихся газов, немедленно информируют об этом. В это время наклономеры регистрируют «набухание» склонов вулкана.

С этим «предупреждением» у вулканологов еще есть время, чтобы сообщить о надвигающемся извержении, чтобы они могли принять меры. Таким образом, извержение вулкана Толбачик в 1975 году было предсказано с высокой точностью.

Прогноз извержения

Несмотря на потенциальную опасность, которую представляют собой вулканы, людей всегда привлекали блага, которые могли бы быть извлечены из них, что объясняет парадоксальное желание многих человеческих поколений жить вблизи огнедышащих гор под «Дамокловым мечом», который постоянно висит над их головами. Но еще в древности было замечено, что сильные извержения, спровоцировавшие катастрофические катастрофы, не следовали друг за другом напрямую, а были разделены долгими, порой многовековыми перерывами, в которых вулканические силы ослаблялись и не вызывали страха. Через длительный и трагический опыт был сделан эмпирический вывод: Чем дольше длится «сон» вулкана, тем сильнее последующее извержение катастрофы.

Но как определить, что вулкан близок к энергетическому разряду накопленных глубинных сил, и, таким образом, имеет возможность внести хотя бы небольшой вклад в предотвращение серьезных последствий грядущей катастрофы?

Один из старейших способов предсказать надвигающееся извержение — наблюдение за температурным режимом вулканов. Центральные американцы передавали послание от отца к сыну о том, что если трава на ее склонах внезапно высохнет (потому что земля слишком сильно нагревается, когда очень жарко), то надо подождать, пока пробудится вулкан. Впоследствии этот метод был опробован путем измерения температуры источников воды и газовых струй фумарола и дал удовлетворительные результаты. В 1970 году наблюдения из космоса (инфракрасная съемка) зафиксировали неожиданно возросшее тепловое излучение вулкана Беренберг на острове Ян-Майен в Норвежском море. Хотя в исторические времена вулкан не проявлял никаких признаков активности, извержение было предсказано 20 сентября 1970 года.

Еще одна древнейшая попытка предсказать вулканическую активность связана с изучением периодичности извержений. В случае с вулканом Майра в Японии интервалы между извержениями составляли от 115 до 230 лет от 634 до 1552 года, затем, до 1838 года, они были не более 87 лет, а с 1938 года по настоящее время — не более 10 лет. Поэтому частота извержений увеличивается, а по мере прохождения десятилетнего интервала возрастает риск стихийных бедствий. Вулкан Мауна Лоа на Гавайях извергался между 1832 и 1968 годами между 2 и 210 месяцами. Средние статистические данные показывают, что извержение возможно каждые 42 месяца. Однако существуют вулканы (например, Везувий), в которых невозможно установить какую-либо закономерность в периодичности.

Исследование сейсмической активности вулканов дает весьма обнадеживающие результаты. 29 сентября 1955 года Г. С. Горшков зарегистрировал первое землетрясение в районе неактивного вулкана Безымянный смещением 100 мкм грунта. В октябре количество землетрясений уже колебалось от 100 до 200 в сутки, а смещение грунта достигло 1000 мкм. Извержение вулкана началось 22 октября 1955 г. и закончилось 30 марта 1956 г. Измеряя сейсмические колебания, можно было предсказать приближение извержений многих других вулканов в разных регионах мира.

С развитием интереса к прогнозированию была создана обширная сеть вулканологических станций и лабораторий для контроля состояния вулканических элементов в опасных зонах. Изучены пластические деформации пород, набухание слоев пород на склонах вулканических конусов, изменения магнитных и гравитационных полей в вулканических районах, изменения химического состава вулканических газов и вод. Все эти исследования способствуют решению проблемы прогнозирования извержений. Однако поведение каждого вулкана индивидуально и универсального рецепта для прогнозирования не существует. Качество прогноза зависит от полноты комплекса наблюдений над вулканом. Не все признаки активизации вулканической деятельности могут происходить одновременно и с одинаковой интенсивностью, поэтому наибольшая вероятность прогноза достигается разнообразием и регулярностью исследований.

По словам Харуна Тазиева, каким бы тщательным ни был прогноз, никогда нельзя быть уверенным в том, что он сбудется. По нашим наблюдениям, мы обнаруживаем только внешние признаки надвигающейся вспышки. Мы не знаем, какие внутренние процессы происходят в данный момент. В частности, «спусковой механизм» извержения остается совершенно неясным — причина извержения вулкана именно в этот момент; если этот «механизм» не «работает», то, возможно, извержение произойдет не со всеми положительными предвестниками. Поэтому мы в лучшем случае можем предсказать предстоящее извержение, но у нас нет точного времени, когда начнется зрелище. В то же время выдающийся вулканолог завершает свой анализ, утверждая, что «многие извержения происходят вопреки всем прогнозам».

Катастрофа, обрушившаяся на Колумбию в ноябре 1985 года, впечатляюще иллюстрирует эти слова. Внезапное извержение вулкана Аренас в горах Невада-де-Руис убило здесь 23 000 человек под каменными лавинами и облаками горячего пепла, почти 22 000 из них в Армеро, который был полностью смыт с лица земли. Служба мониторинга вулканической активности, созданная в то время, предсказывала возобновление вулканической активности. В середине декабря население было эвакуировано из предположительно опасных районов, но нового извержения не произошло.

В целом, должен сказать, что при тщательных и долгосрочных наблюдениях можно предсказать аппроксимацию большинства извержений. Однако невозможно предсказать способ извержения и поведение вулкана, так как невозможно принять во внимание специфические факторы, влияющие на развитие явления.

С проблемой прогнозирования тесно связана проблема предотвращения и управления извержениями. Существует проект итальянских инженеров, которые обеспокоены вулканической опасностью, распространяющейся на плодородные территории этой европейской страны. В рамках проекта предлагается создать пролив, соединяющий Средиземноморье с другими океаническими бассейнами. Затем, под воздействием испарения, объем воды в закрытом морском резервуаре уменьшится, а давление на земную кору соответственно уменьшится, ослабляя вулканизм. Такие разработки далеки от совершенства, но примечательно, что человеческое воображение начинает предлагать такие смелые идеи.

Вопрос о том, сможет ли человечество выжить, если в атмосферу ежегодно будут выбрасываться миллионы тонн яда, является как никогда актуальным. Одной из первых тревог является уменьшение озона в атмосфере Земли. Известно, что озон — это форма существования кислорода, в которой три атома вместо двух соединяются в молекулу. Большая часть озона находится на высоте от 15 до 30 км. Именно этот слой атмосферы поглощает разрушительное ультрафиолетовое излучение солнца для всех живых существ. Поэтому биологи, врачи, экологи настолько обеспокоены тем, что озона стало меньше. Озоновые «дыры» над нашей планетой расширяются.

Американские ученые Сюзанна Соломон и Дэвид Хоффман считают, что сильные извержения вулканов и снижение уровня озона в атмосфере Земли могут быть связаны между собой. Сильное извержение горы Эль Чичон в Мексике в 1982 г. привело к 10%-ному снижению уровня озона в северном полушарии. В 1992 году на Филиппинах произошло извержение горы Пинатубо — одно из самых мощных извержений ХХ века. Выброшенная зола упала на большую площадь, и ее крошечные частицы образовали огромное облако, которое окружило весь земной шар вдоль экватора. Его центральная часть содержала мало озона, а по краям — много диоксида серы, который выбрасывался в атмосферу во время извержения более 20 млн. тонн. Облако пепла с горы Пинатубо и горы Кракатау в 1883 г. вызвало общее снижение температуры, поскольку частицы пепла образовали экран, улавливающий солнечный свет. Космические спутники зафиксировали присутствие соединений хлора и некоторых других «бесполезных» газов в атмосфере в концентрациях, превышающих нормальные. Если предположения американских ученых окажутся верными, то картина разрушения озонового слоя может стать более ясной. Ответственность за это разрушение несет не только человеческая деятельность, но и, возможно, геологические процессы.

Заключение

В 70-х годах XX века известный советский вулканолог Э. К. Мархинин обнаружил в пепле, выбрасываемом вулканами Камчатки и Курильских островов, такие необычные для вулканических извержений органические продукты, как аминокислоты, углеводы (сахара), компоненты нуклеиновых кислот, порфирины и др. Открытие таких соединений, близких к тем, которые непосредственно участвуют в строении живой материи, послужило основой для формулирования гипотезы о глубоком химическом синтезе добиологических комплексов и возможном происхождении жизни на Земле из таких комплексов, осуществленных извержениями на поверхность в начале геологической истории нашей планеты.

При всей своей эффективности и внешней убедительности эта гипотеза очень уязвима, так как в ней отсутствует тот факт, что такие соединения биологического происхождения присутствуют в формациях земной коры, откуда они могут попадать в каналы вулканов. Более того, недавно открытое, но уже достаточно изученное явление аллелопатии (взаимодействия), широко распространенное в растительном мире, остается необъяснимым. Дело в том, что растения, чтобы защитить себя от враждебных флористических сообществ и вредоносных бактерий, выпускают в почву и окружающий воздух специальное высокоактивное летучее вещество, которое действует на окружающую среду, подавляет своих врагов и способствует развитию необходимых видов растений и микробов. К таким веществам относятся эфиры, масла, фитонциды, углеводороды, сахара, спирты, белки, аминокислоты и др. Воздушный океан насыщен огромным количеством таких соединений: По словам американского биолога Э. Раиса, советского ученого Б. Токина, действительного члена Академии наук УССР А. Гродзинского, только эфиромасличные растения на Земле ежегодно выбрасывают в атмосферу 170 миллионов тонн органических веществ. При таком изобилии их в воздухе нельзя игнорировать возможность улавливания аминокислот и других сложных продуктов растительной золы при прохождении через атмосферу, особенно на Камчатке и Курилах, где в лесах растут такие активные поставщики фитонцидов, масел, смол и эфиров, как вишня, магнолии, кедровая глина, пихта, ель, и еще не до конца изучили аллелопатию растительного планктона океана.

Таким образом, вопрос о неорганическом синтезе «пребиологических соединений», обнаруженных в вулканическом пепле, остается открытым и будет оставаться открытым до тех пор, пока во время извержений вулканов не будет проведен «чистый эксперимент», т.е. не будут получены стерильные образцы, выделенные из органического материала из осадочного панциря и из атмосферного воздуха.

Что касается вовлеченности «добиологических систем», образованных вулканами, в возникновение жизни на Земле, то полезно обратиться к мнению академика О.Ю.Алексеева. Шмидт, который несколько десятилетий назад сказал, что вряд ли нужно привлекать вторичные органические соединения из вулканов с богатством первичных органических молекул космической природы в прото-земле.

Роль вулканов в развитии жизни на Земле велика, но совсем по-другому. Вулканические извержения привлекают питательные вещества и биостимуляторы из глубин и способствуют расцвету органической жизни в окрестностях. Яркий пример этого снова можно найти на Камчатке и на Курильских островах, где в жестких природных условиях развивается гигантский растительный орнамент (силуэт травы достигает высоты 2,5-3 м, а плоды шиповника достигают размера маленького яблока) и сохраняются реликты теплолюбивой дочеристой четвертичной флоры. В то же время, вулканическая активность оказывает негативное влияние и на живые организмы: Частицы вулканического пепла, загрязняющие атмосферу и отгораживающие тепловое излучение солнца, затрудняющие фотосинтез и ухудшающие условия жизни растений. По данным климатологов, пепел, рассеянный в стратосфере после извержения мексиканского вулкана Эль Чичон в 1981 г., три года спустя вызвал в северном полушарии падение средней температуры на 0,5-1°С. Предполагается, что длительные периоды крупных вулканических извержений в геологическом прошлом могли вызвать длительные холодные периоды и даже глобальное оледенение нашей планеты с соответствующими изменениями во флоре и фауне.

Но только благодаря этим эпизодическим связям не исчерпывается зависимость жизни на Земле от извержений вулканов. Вулканы являются основным поставщиком воды на поверхность земли, без которой живые организмы не могут существовать. По данным современных геохимиков, из 1644-1015 тонн воды, составляющей гидросферу нашей планеты, до 70% (1138-15 тонн) отделяется от магмы в результате вулканической деятельности. Без вулканических извержений вся эта вода оставалась бы погребенной в глубинах, и условий для развития жизни не существовало бы, так как в процессе эволюции планеты терялась бы первичная вода космического происхождения.

Кроме того, вулканы являются постоянными поставщиками глубокого углерода на поверхность земли. Весь этот углерод частично ассимилируется живыми организмами, частично химически связан и затем возвращается в земную кору в виде органогенных и хемогенных пород (креминобиолитов и карбонатов). Для существования новых поколений организмов необходимо вводить новые количества углерода из недр, что обеспечивается деятельностью вулканов. В активные вулканические эпохи органическая жизнь процветает за счет обильного притока глубокого углерода, в то время как ослабление вулканической активности приводит к спаду жизни. Без вулканической активности жизнь на Земле застопорилась бы, потому что приток важнейшего биоэлемента, из которого состоят молекулы живой материи, застопорился бы.

Советский ученый, член-корреспондент АН СССР А. Б. Ронов сформулировал геохимический принцип жизнеобеспечения следующим образом: жизнь на Земле возможна до тех пор, пока наша планета активна и существует обмен материей и энергией между землей и поверхностью; с окончанием вулканической активности на планете — энергетической гибелью Земли — жизнь на ней прекратится.

Список литературы

Алфавит природы. Более 1000 вопросов и ответов о нашей планете, ее флоре и фауне. — M. Издательство «Ридерз Дайджест», 1995 год. — 336 с.
S. Григорьев и М. Емцев скульпторы на лике земли. Редактор Ф.А. Макаренко, «Мысль», 1974.192 с.
Мирошников Л.Д. Человек в мире геологических элементов. — L. Недра, 1983. — 192 с.
А. П. Муранов Волшебный и страшный мир природы: книга для студентов. — М.: Просвещение, 1993 г. — 143 с.
Резанов И. А. Великие катастрофы в истории Земли. — Второе издание. Стенограмма, док. М.: Наука, 1983.176 с.