На земном шаре существуют десятки тысяч вулканов – как на континентах, так и в океанах. Однако действующих среди них, по счастью, немного – менее 1000. Располагаются «огнедышащие горы» в сейсмически активных зонах, где горообразование еще не закончено и имеются крупные разломы земной коры.
Извержения по сей день во многом остаются загадкой, поскольку специалисты могут изучать только последствия природных катаклизмов, а их причины и источники скрыты слишком глубоко в недрах Земли (возможно, в самом ее ядре).
Итак, что же такое вулканы? Отчего довольно мирные идиллические горы вдруг начинают демонстрировать людям отвратительный характер, заливая все вокруг потоками лавы, швыряясь раскаленными камнями и засыпая поля, жилища и дороги толстым слоем горячего пепла?
Ответы на эти вопросы получить непросто. Видимо, поэтому с вулканами связано столько мифов и легенд. Возьмем само название огнедышащих гор. Особенно часто извержения наблюдались на Липарских островах, расположенных вдоль Апеннинского полуострова. Греки, в очередной раз содрогнувшись от грохота и сверкания молний, решили: это работает бог кузнечного дела Гефест. Кто же еще может рождать такие звуки и «спецэффекты»?! Римляне согласились с жителями Эллады. Правда, бог-кузнец именовался у них Вулканом. А входами в его жилище, по представлениям древних, служили отверстия в конусовидных горах на островах Тирренского моря – именно там чаще всего происходили извержения. Особенно отличился в этом смысле один из островов, получивший название Вулькано. Прошло совсем немного времени – и так стали называть все огнедышащие горы.
Ученые предлагают менее поэтическую, зато более конкретную картину образования вулканов. Специалисты считают, что «нервные» горы являются геологическими образованиями, которые возникли над каналами и трещинами, ведущими в недра земли. По этим разломам время от времени поднимаются жидкие лавы, обломки раскаленных горных пород, пепел, горячие газы и пары. Внешне вулканы – это конусы с чашеобразным углублением (кратером) на усеченных вершинах. К кратеру подведен особый канал – жерло, по которому, собственно, на поверхность и поступают вулканические продукты. С каждым новым извержением конус вулкана увеличивается в объеме и становится все выше, достигая порой пяти-шестикилометровой высоты. Он состоит из многослойного чередования песка, пепла и шлака с более плотными лавовыми потоками и может иметь как крутые, так и плоские склоны. Со временем, правда, конус увеличивается настолько, что магма уже не может подняться на такую высоту и пробить закупоренный предыдущими извержениями кратер. Тогда она находит выход на склонах вулкана, создавая побочные (паразитные) кратеры. Через каждый из них, кстати, может произойти только одно извержение, после чего лавовый поток навсегда закупоривает этот ход. На конусе Этны, например, таких побочных кратеров имеется более 300, а на Ключевской сопке – 84.
Но данная форма огнедышащих гор, хотя и наиболее распространена, все же не является единственной. Например, самой простой формой отличаются так называемые моногенные вулканы; они извергаются только один раз за свою «жизнь», почти без взрывов. Склоны таких гор большей частью очень крутые, иногда с обрывистыми стенками. Еще более примитивны маары – кратеры-однодневки, взрывные воронки. Из них обычно поднимаются пары, газы, пепел и мелкодробленый вулканический материал, а вот лава – практически никогда. Подобные извержения оставляют «на память» маленькие шлаковые конусы. А трещинные вулканы образуют на поверхности огромные плато, среди которых наиболее известными являются базальтовые. Когда лавовые потоки имеют небольшую вязкость и значительную подвижность, они покрывают огромные площади и образуют плоские платообразные тела. Но извержение повторяется многократно и, в конечном счете, получается мощный щит, или щитовой вулкан. Классической иллюстрацией к описанию могут служить ныне действующие «огненные горы» Исландии и Гавайских островов, в частности, самый крупный вулкан нашей планеты Мауна-Лоа (только надводная часть его выступает на 4170 м, а общая высота превышает 9000 м).
Порой извержения имеют такую титаническую силу, что огромные вулканические конусы просто взрываются. От них остаются, как говорится, лишь печальные воспоминания либо обломки. В 1888 году в результате такого катастрофического взрыва была снесена вершина японского вулкана Бандай-Сан, в результате чего его высота уменьшилась на 640 метров. В 1956 году в аналогичной ситуации на 300 метров ниже стал вулкан Безымянный. При извержении камчатского Шивелуча (1964) начисто снесло купол Центральной вершины и несколько других; при взрыве образовался новый кратер сечением 1,5x3 и глубиной до 700 метров. А титаническое извержение Везувия, произошедшее в глубокой древности, вообще уничтожило конус вужана! От него осталась только впадина, окруженная кольцевым валом (сомма). Позднее, правда, в кратере стал расти новый конус – Сомма-Везувий. Во время очередного пробуждения (79 год до н. э.) он грязевыми потоками и пеплом уничтожил три города: Геркуланум, Стабию и Помпеи. Подобных «двойных» вулканов, кстати, в мире немало.
Довольно много споров долгое время вызывало происхождение кальдер («котлов»). Эти своеобразные впадины не связаны с жерлом и образуются следующим образом. При истощении магматического очага над внутренним опустевшим «карманом» провисают огромные объемы «кровли». Постепенно они проседают, и образуется провал-кальдера, размеры которого колеблются от 10 до 25 км в диаметре.
Вулканы могут возникнуть буквально на ровном месте. Например, в 1943 году в Мексике вулкан Парикутин вырос прямо посреди обрабатываемого поля, и крестьяне вначале приняли его за непотушенный костер. Когда люди поняли свою ошибку, они постарались как можно скорее покинуть опасную зону. Вскоре после этого раздался мощный взрыв и началось извержение. Менее чем через сутки посреди еще недавно ровной местности возвышался зловещий конус. Извержение тем временем и не думало прекращаться. Вулкан угомонился только спустя неделю, к тому моменту он вырос до 140 метров…
Таким же образом 18 ноября 1909 года Канарские острова обзавелись вулканическим центром Тенериф. С того момента, когда в 100 метрах от местных фермеров треснула земля и в воздух на высоту 90 метров взлетели кусты, камни, песок и горячий пар, до прекращения извержения прошло 10 дней.
Вулканы не являются исключительно «сухопутными» явлениями. Столь же внезапно они возникают в морях и океанах. Подобные случаи довольно часты в районе Алеутской островной дуги. Например, в 1796 году в Беринговом море в результате извержения появился остров-вулкан Иоанна Богослова. Позднее волны частично размыли его, однако «драконоподобному» конусу это явно не понравилось, и он целой серией извержений восстановил, так сказать, статус-кво. А в 1963 и 1965 годах близ южного берега Исландии в результате подводного извержения возникли острова-вулканы, конусы которых возвышаются более чем на 200 метров. Расстояние между ними составляет всего 500 метров.
Порой страшные горы внезапно впадают в длительную «спячку». Периоды покоя бывают столь длинны, что люди начинают считать вулканы потухшими. И тут конусы преподносят неприятные сюрпризы. Например, в 1500 году до н. э. внезапно пробудился «отдыхавший» в течение многих тысяч лет вулкан Санторин. Мощное извержение, по мнению ряда ученых, оставило от некогда огромного острова маленький осколок – Тиру (Санторин). Всего лишь несколько часов понадобилось огненному гиганту, чтобы полностью уничтожить древнюю минойскую цивилизацию… Долго не подавал «признаков жизни» и грозный Кракатау. И вот 20 мая 1883 года с немецкого военного судна, проходившего неподалеку, увидели странное облако высотой 10–11 км, поднимавшееся над группой островов. Оттуда же каждые 10–15 мин доносились взрывы, и в воздух на высоту 2–3 км взлетал пепел. Наконец Кракатау угомонился. Как оказалось позднее, чтобы собраться с силами для нового мощного извержения. Основная катастрофа разыгралась 26 августа. После полудня столб пепла взметнулся вверх на 27–33 км, а мельчайший вулканический пепел был поднят на 60–80 км и в течение 3 лет после извержения находился в верхних слоях атмосферы. Это вызвало достаточно резкое похолодание климата на земном шаре. Звук взрыва был слышен в Австралии (за 5000 км от вулкана), а взрывная волна трижды обошла планету. Даже через 9 дней самопишущие барометры продолжали отмечать колебания атмосферного давления. К вечеру на окрестных островах разразился дождь с пеплом, который падал всю ночь; на кораблях, находившихся в Зондском проливе, толщина слоя пепла достигала 1,5 метров. Мощный августовский взрыв уничтожил две трети главного острова архипелага Кракатау-Раката; 46 км2 поверхности вместе с двумя вулканическими конусами Данан и Пербуатан просто взлетели в воздух. В результате в этом месте образовался провал, глубина моря в котором составила 360 метров. А к 6 часам утра в проливе море вышло из берегов. Высота волн достигала 30–40 метров; они уничтожили прибрежные города и дороги на островах Ява и Суматра. Население ближайших к вулкану островов погибло полностью. Волна цунами за несколько часов достигла Франции и Панамы, у берегов Южной Америки скорость ее распространения составляла 483 км/ч. Общее число жертв извержения Кракатау превысило 40 000.
Весной 1902 года гору Монтань-Пеле (Лысую гору), которая в течение многих лет считалась потухшим вулканом, неожиданно потряс мощный взрыв. А ведь к тому моменту на ее склонах успел вырасти город Сен-Пьер! Серия взрывов привела к тому, что на стенках вулканического конуса появились трещины. Из них вырвались черные палящие тучи. 8 мая одна из них в течение нескольких минут уничтожила Сен-Пьер. В городе уцелел только один человек: обитатель подземной тюремной камеры отделался лишь серьезными ожогами. Погибло около 28 000 жителей; спаслись только те, кто успел отплыть далеко от берега. Стоявшие у причалов суда сгорели или были перевернуты, вода в гавани закипела. Извержение Монтань-Пеле завершилось лишь в октябре.
Вулкан Безымянный благополучно «проспал» многие сотни лет. Правда, после пробуждения в 1955 году он повел себя достаточно корректно, не похоронив всю округу под слоем лавы и пепла сразу, а предупредив о своих намерениях заранее грохотом, дымом и содроганиями почвы. Лишь спустя год он «порадовал» жителей Камчатки страшным извержением.
В 1973 году на Курилах внезапно «сошел с ума» вулкан Тятя, считавшийся почти потухшим. Но особенно удивил специалистов исландский исполин Хельгаффель. «Бенефис» он устроил в том же 1973 году. «Показательному выступлению» предшествовали более 7000 лет покоя конуса…
Почему же происходят извержения? Давайте посмотрим, что думают по этому поводу специалисты.
Земная кора, как вы понимаете, твердая. Равно как и расположенная под ней верхняя мантия. Далее в глубь земли температура через каждые 33 метра повышается на один градус. В итоге на глубине нескольких десятков километров она достигает показателей, достаточных для расплавления горных пород. Правда, давление, препятствующее этому, тоже возрастает одновременно с температурой. В итоге вся система недр находится пусть и в шатком, но равновесии. Если оно нарушается в результате подвижек в коре и верхней мантии, на больших глубинах твердое вещество становится жидким. Так возникает очаг. Из него по ближайшей трещине-жерлу на поверхность устремляется магма: перенасыщенная парами воды, некоторых кислот и газами лава. В том случае, если путь еще не проложен, раскаленное вещество с силой пробивает препятствие, вызывая взрыв. Сначала столб пара и пепла выбрасывает высоко вверх твердые вулканические продукты – куски шлаков, пемзы, песок, вулканические бомбы и лапилли («камешки»). Это сопровождается грохотом и гулом, громовыми раскатами и сверканием молний. Вулканические бомбы образуются из чуть остывших, покрытых корочкой кусков лавы, поднятых из основной массы газами. Такие «снаряды» могут быть от 5 см до 1 метра и более в диаметре. Последние часто весят несколько тонн. После взрыва поднимающийся на поверхность расплав, «стравив» газы и пар, спокойно изливается в виде лавы. Ее потоки, в зависимости от рельефа местности и температуры расплава, движутся более или менее далеко за пределы подножия вулканов.
Кстати, магма в переводе с греческого означает тесто; несмотря на это, консистенция раскаленного вещества бывает различной – от жидкой (иногда она образует настоящие фонтаны) до твердопластичной. Состав ее тоже неодинаков. От него напрямую зависит тип извержений вулканов и скорость передвижения лавы (от нескольких метров до десятков километров в час). Раскаленные потоки могут состоять из полуспекшихся обломков и мелких глыб, из свободного навала крупных глыб с ровной и гладкой поверхностью либо иметь ровную, похожую на воду гладь. Температура большинства лав составляет 1100–1200 градусов Цельсия; их поверхностные слои быстро остывают, а нижние при этом остаются горячими еще в течение двух-трех лет. Так что порой достаточно расковырять поросшую травой корку, чтобы добраться до места, где без помощи костра можно быстро вскипятить чайник…
При столкновении раскаленного потока и ледников происходят, на первый взгляд, невероятные вещи. Так, вначале лед, как ему и положено, стремительно тает под напором «огненного теста». А затем… таяние прекращается! Оказывается, с передней части лавового потока на лед скатываются шлаки с несколько остывшей корочкой. При соприкосновении со льдом они быстро охлаждаются и образуют нетеплопроводный слой. Он играет роль своеобразного изолятора и смазки, с помощью которой поток продолжает двигаться вперед, уже не угрожая леднику гибелью. Примером такого явления могут служить извержения Ключевского (1974) и Толбачинского (1975–1976) вулканов.
Ранее считалось, что очаги возникновения магмы могут находиться только в верхней части мантии, на глубине не более 40 км (температура там поднимается до 1200 градусов Цельсия). Однако сегодня специалисты утверждают, что подобные процессы происходят также на более значительных глубинах – от 60 до 250 км. Кроме того, магма, оказывается, может рождаться и в самой земной коре, на глубине всего нескольких километров.
Лавовые потоки представляют для человека большую опасность, поскольку при движении уничтожают на своем пути все. Иногда предотвратить эту опасность можно, хотя и сложно. На Гавайских островах во время извержения гиганта Мауна-Лоа (1924) для этих целей использовали… шесть тонн бомб, сброшенных в область истока лавы авиацией. В результате лавовые туннели разрушились, и раскаленный поток устремился в сторону от города Хило. А в 1973 году, во время извержения Хельгаффеля на исландском острове Хеймаэй «огненную реку» в течение многих недель поливали из водометов холодной морской водой. В результате внешние слои потока остыли, создав твердую защитную пленку. Но подобные действия имеют смысл лишь при небольших извержениях. В случае с пробуждением исландского вулкана Лаки (1783) они бы не дали ничего: тогда только один поток имел длину 100, а ширину 30 км! А «реки», которыми время от времени «поливает» Сицилию грозная Этна, уничтожают многие населенные пункты. Например, поток, исторгнутый при катаклизме 1969 года, имел ширину свыше 500 км.
Кроме лавы, при извержении вулканов образуются еще и грязевые потоки, обладающие страшной силой. Они возникают тогда, когда на большую площадь, покрытую снегом, выпадает горячий пепел и раскаленные мелкие камни. Мощные и бурные течения, возникшие при быстром таянии снега, несутся вниз, производя большие разрушения. Так, при извержении Безымянного на Камчатке грязевой поток устремился по речке Большая Хапица. В результате все, что находилось на расстоянии 90 км от места катастрофы, оказалось просто сметено с лица земли.
Когда гора-исполин угомонится, из трещин на ее склонах, от потоков остывающих лав и кратера еще долго поднимаются газы и пар.
Тайная жизнь огнедышащих конусов представляет огромный интерес для науки, ведь вулканизм оказал колоссальное влияние на возникновение и развитие живых организмов на нашей планете, стал одной из причин оледенения. Да и в случае смены магнитных полюсов Земли вулканическая деятельность, по утверждению некоторых ученых, сыграет не последнюю скрипку в глобальном катаклизме. Остается надеяться, что пробуждение всех вулканов планеты – как действующих, так и потухших – произойдет в весьма отдаленном будущем. Может, к тому моменту специалисты научатся заранее предсказывать извержения и число жертв стихии сократится до минимума?
В. Сядро, Т. Иовлева, О. Очкурова, 100 знаменитых загадок природы