Почему просыпаются вулканы. Почему вулкан извергается

Количество вулканов на Камчатке настолько внушительно, что, если вы путешественник неискушенный, это может заставить вас пересмотреть свои планы. На территории края сконцентрировано 30 действующих вулканов и около 300 потухших, есть и временно спящие. Все объясняется тем, что Камчатка входит в Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо и находится на границе литосферных плит. Поэтому как минимум регулярные землетрясения жителям обеспечены.

Такое соседство будет держать в напряжении любого, но, если верить официальной информации, особой опасности для жизни человека не представляет - все поселения располагаются не менее чем за 30 км от вулканических центров, а современные технологии позволяют предсказать масштаб явления.

Не наносится колосального ущерба и региону, но, например, в 2013 году активизация вулкана Ключевая сопка (самого большого в Евразии - 4750 м) привела к таянию ледника, разливу реки Студеной и, как результат, - нарушению сообщения с некоторыми населенными участками, при этом никто из жителей не пострадал.

Но все же говорить о полной безопасности нельзя. Ведь вулканические пары и газы очень едки и опасны для жизни человека. Нахождение без противогаза в зоне их действия приводит к летальному исходу. Если человека можно эвакуировать, то животные на Камчатке, к сожалению, гибнут. Другая опасность - вулканические бомбы, которые отбрасывает на сотни метров, не говоря уже о лаве.

Толбачик, например

Эвакуировать людей удается далеко не всегда. Только в 2013 году в Индонезии в результате извержения вулкана погибли 6 жителей, спасти удалось около 2000 человек. Ранее, в 2002 году в Конго под потоками лавы были погребены 14 деревень и часть города Гома. Тогда погибли более 100 человек, 300 тысяч жителей лишились своих жилищ.

Средняя частота таких природных встрясок на Камчатке определяется промежутком в 5 лет, но периодами это превращается в ежегодное явление. Среди недавних громких извержений, помимо инцидента 2013 года: случай с вулканом Сарычева в 2009 году, сопровождавшийся 9 взрывами и 16 киллометровым столбом выбросов, и случай 2012 года с Плоским Толбачиком, когда извержение лавы было 1,2 тысячи тонн в секунду, а разлив лавы достигал 20 км от источника - трещины длиной в 5 км.

А вот Извержение Сарычева. Из космоса

Не стоит умалять силу природы. Активизация вулкана - явление агрессивное, сопровождающееся взрывами, массивными облаками дыма и выбросами пепла, камней и других природных материй. В 1956 году на Безымянном произошло одно из самых масштабных извержений. Кратер вулкана измерялся в 700 км, а выброс достигал 7 км, распространившись на 30 км от источника. А при извержении одного из самых активных вулканов - Карымского - в 1996 году произошла серия подводных взрывов (более 100), вызвавших серию цунами высотой до 15 м, а из-за кислоты и температуры в озере погибло все живое.

Вообще Камчатка входит в топ красивейших вулканических мест в мире, отмеченных ЮНЕСКО, которая в 1996 внесла ее в список всемирного наследия. Визитной карточкой края можно назвать Ключевский (4750 м), Корякский (3456 м) и Кроноцкий (3528 м) вулканы - самые высокие и впечатляющие вершины. Поэтому, если вас не пугают природные катаклизмы, можете смело планировать путешествие. У вас даже будет возможность взобраться на одну из доступных гор или же провести время в термальных источниках.

Ключевская сопка

Карымский вулкан

Директор Института вулканологии и сейсмологии рассказал «Кам 24» о том, как политика разрушает науку, какой вулкан на Камчатке может взорваться и почему сейсмопрогноз опаснее, чем землетрясение.

Академик РАН Евгений Гордеев - один из самых известных вулканологов в России и мире. С 2004 года он возглавляет камчатский Институт вулканологии и сейсмологии - единственное в стране научное учреждение подобного профиля. Однако будущее института, как и всей российской науки, ученый оценивает весьма скептически.

Странные вещи

Евгений Ильич, я предложил вам записать интервью о науке и вулканах, но вы сказали, что все равно придется говорить о политике. Почему?

Потому что проблемы развития науки и технологий в России часто связаны именно с политикой. Руководство нашей страны, похоже, до сих пор четко не представляет, для чего же нужна наука? В Советском Союзе многие проекты возникали на фоне противостояния с Западом. Развитие атомных технологий, космоса были нацелены на создание новых типов вооружений.

К сожалению, и сегодня в стране искусственно создают такую атмосферу, будто вокруг находятся враги, которые хотят непременно на нас напасть. Это очень печально, потому что на самом деле все, конечно, не так. А обстановка, на мой взгляд, нагнетается, чтобы отвлечь население от других проблем.

В советские годы противостояние с Западом, о котором вы говорите, давало и определенный эффект: космические и атомные технологии успешно развивались…

В то время на фундаментальные исследования страна выделяла 5 % средств от общего финансирования науки. 95 % шло на решение прикладных научных задач - в министерства, ведомства, «почтовые ящики». Подобная схема не была идеальной, но она все-таки поддерживала развитие фундаментальной науки. Сегодня этого нет. Более того, происходят довольно странные вещи.

Страна вроде бы повернулась к рынку. А рынок - это конкуренция, при которой, по идее, должны создаваться более дешевые образцы различной продукции. Однако в России это правило не работает по одной простой причине - воруют. Деньги, которые идут на грандиозные стройки, типа космодрома Восточный, постоянно куда-то исчезают.

- Фундаментальную науку сегодня финансируют хуже, чем это было во времена СССР?

Намного хуже. У нас в институте, например, деньги в основном тратятся на коммунальные услуги, потому что мы вынуждены платить за электроэнергию, воду, вывоз мусора - за все, что касается существования здания, где мы работаем. И худо-бедно остается на зарплату. Вот две статьи, на которые уходит институтский бюджет. На оборудование, полевые работы, исследования денег нам не дают…

К примеру, недавно на Камчатке начал извергаться вулкан Камбальный. СМИ сообщали, что это произошло неожиданно. Хотя в реальности учет возможности извержения существовал. Раньше в подобной ситуации на вулкан отправили бы экспедицию, чтобы организовать наблюдения. А сегодня, не имея средств, мы даже не могли туда улететь. Только через неделю наши сотрудники попали к вулкану, благодаря тому, что МЧС выделило вертолет. Но извержение к тому времени уже закончилось.

По телевизору много говорят об инновационном центре «Сколково», о госкорпорации «Роснано». Они, как сообщается, должны стимулировать развитие новых технологий и помогать науке. Помогают?

Я с этими организациями не сталкивался, но мне известно, что в них тратятся серьезные деньги. Выгоды от этого, насколько я понимаю, пока нет. Впрочем, есть оправдание: вложения в высокие технологии окупаются не быстро. Ждем.

- Прочитав вашу биографию, я с удивлением обнаружил, что вы, в свое время, получили грант НАТО.

Это так.

- На какие цели он был предоставлен?

На проведение исследований сейсмичности в центральной Италии, где часто происходят землетрясения. В принципе, ничего удивительного в этом гранте нет. В России представляют НАТО в качестве исключительно военной, агрессивной структуры, хотя альянс ведет множество гуманитарных и научных программ. У нас об этом в последнее время почему-то забыли.

Одна большая проблема

- На Камчатке сегодня можно заниматься наукой на высоком уровне?

Мы же занимаемся. Наши ученые признаны коллегами из США, Японии, Франции, Италии. Их статьи печатаются в лучших зарубежных изданиях.

- За счет чего вам удается держать планку?

Во-первых, мы активно взаимодействуем с коллегами из разных стран. Во-вторых, у наших сотрудников хорошее базовое образование. Поколение ученых, которое окончило высшую школу в Советском Союзе, достаточно грамотное и инициативное.

В свое время, костяк института вулканологии составляли выпускники МГУ. Почему сегодня они не едут на Камчатку?

Да, мы посчитали, что у нас работало примерно 160 выпускников Московского государственного университета. Раньше Камчатка была притягательна по многим причинам - хотя бы повышенной зарплатой. А благодаря своей природной уникальности она, безусловно, вызывала интерес у выпускников геологического профиля.

Сегодня мы тоже стараемся кого-то привлечь, но есть одна большая проблема - отсутствие жилья для сотрудников. Финансовых ресурсов, чтобы приобрести квартиру за свой счет, молодые ученые не имеют. В Москве у специалистов базовая зарплата выше, чем на Камчатке - даже со всеми нашими северными коэффициентами.

- Сколько у вас в институте зарабатывает, например, кандидат наук?

Молодой сотрудник - 30-40 тысяч рублей в месяц, руководитель - 60-70 тысяч.

- Доходы руководителей сопоставимы с зарплатами сержантов в камчатской полиции.

Это не удивительно. В России традиционно, в первую очередь, поддерживали силовые структуры.

- Вы можете обрисовать перспективы института вулканологии?

Они довольно печальны. Нет смены поколений. Молодежь, которая к нам приходит, не очень хорошо образована. Квалификация, получаемая молодыми учеными благодаря нашим старшим сотрудникам, помогает им заниматься научными исследованиями. Но когда наставники уйдут, случится определенный провал…

Руководители двух расположенных на Камчатке государственных университетов, которые работают в тесном контакте с местной властью, рассказывают, что у них в вузах дают шикарное образование.

Не уверен, что это так. Я немного знаю ситуацию в КамГУ имени Витуса Беринга. Там есть кафедра геологии, географии и геофизики. Она была создана, чтобы готовить специалистов для нашего института. И мы эту кафедру ведем. Базовые знания студентов там очень слабые. Я имею в виду основные предметы - физику, химию, математику. То, что необходимо вулканологу.

Впрочем, это не столько вина университета, сколько его беда. В вуз приходят выпускники школ, где все преподается еще хуже. Наше образование основательно разрушено. А сейчас идет разрушение науки.

Может, вам следовало бы по примеру некоторых коллег вступить в партию «Единая Россия»? Не исключено, что после этого ручеек бюджетных денег потек бы и к вам в институт…

Я думаю, что в «Единую Россию» стремятся те, кто хочет получить карьерный рост. У меня все-таки иные задачи.

Лучше строить, чем прогнозировать

- В Википедии сообщается, что вам удалось предсказать ряд землетрясений. Где они происходили?

Здесь, на Камчатке, в районе Шипунского полуострова. Когда там произошло небольшое землетрясение с магнитудой около 7, мы зафиксировали определенные аномалии в химическом составе подземных вод. Потом в этом же месте произошло еще два события, которые имели такие же аномалии. По ним мы и сделали прогноз.

- За какое время до начала землетрясения вы его спрогнозировали?

Где-то за месяц-полтора. Раньше работы по прогнозу сейсмособытий велись очень активно. Но сейчас интерес к ним уменьшается, потому что результатов немного.

- Ученые пришли к выводу, что прогноз землетрясения - бесперспективное занятие?

Почему же, как у научного направления у прогноза есть перспективы. Однако решение подобных задач требует детальных и длительных наблюдений. Все это очень дорого стоит. Практически во всех странах, которые раньше занимались проблемой прогноза землетрясений, работы свернуты. В России же они планомерно ведутся только на Камчатке…

- Почему в других странах работы свернули?

В Японии, например, пришли к выводу, что эффективнее не предсказывать сейсмособытия, а надежно строить здания. Так сегодня действуют и в Америке… Дело в том, что неоправдавшийся краткосрочный прогноз может нанести больший ущерб, чем само землетрясение. На некоторых территориях уже сталкивались с подобными явлениями. После объявления прогноза уменьшалась деловая активность, начинался отток населения, люди паниковали, снижалась производительность их труда. В результате, возникало больше социальных проблем, чем могло принести землетрясение, которое еще не факт, что случится.

Как вы оцениваете состояние Петропавловска-Камчатского, учитывая, что город построен в сейсмоопасной зоне?

Стабильное состояние. Камчатка находится в лучшем положении, чем многие другие регионы. Люди, здесь живущие, знают, что такое землетрясения, неоднократно их ощущали. Подобные события, как правило, не вызывают паники. Хуже в тех местах, где землетрясение - редкость. Там действительно бывает много неожиданностей.

- В Москве, например, которую несколько лет назад немного потрясло…

Нет, в Москве никогда ничего серьезного не произойдет. Я говорю про Китай, Турцию, Иран. Землетрясение там может случиться один раз в несколько сотен лет. Люди со временем забывают об этом и строят не очень крепкие сооружения, которые, условно говоря, через 300 лет опять разваливаются... А вот там, где трясет регулярно, ответственно подходят к строительству. Возьмем ту же Японию. В 2011 году там произошло сильнейшее землетрясение. Однако здания не пострадали - даже те, которые находились близко к эпицентру.

- Но люди гибли…

Они гибли от цунами, а это совершенно другая история.

Корякский может взорваться

- Землетрясения зависят от деятельности вулканов?

Вулканы и землетрясения связаны опосредованно. Это просто явления одного гигантского процесса. Он называется - субдукция тектонических плит. Под дном Тихого океана находится твердая поверхность, кора, толщиной 5-7 километров.

Есть другая плита, материковая, толщиной 35-40 километров, на которой расположена Евразия. Тихоокеанская плита поддвигается под евразийскую со скоростью 8 сантиметров в год.

Из-за этих подвижек в местах соприкосновения плит нарастает напряжение, периодически в земной коре происходят разломы, которые и вызывают землетрясения в районе Камчатки, Курил, Японского архипелага. Движение плит является также и причиной извержений. Магму, раскаленный жидкий расплав, выдавливает с глубины 100-110 километров, и она изливается на поверхность земли через вулканические кратеры. Однако извержения не являются причиной мощных тектонических землетрясений.

При описании действующих вулканов нам уже приходилось упоминать о предсказании, или прогнозе, вулканических извержений. Но это чрезвычайно сложный вопрос, и на нем следует остановиться более подробно.

Мы уже знаем, что только в пределах одной Камчатки происходили необычайной силы катастрофические извержения. При извержении вулканов Kсyдач, Авачинского, Узон и других взрывами выбрасывались многокилометровые объемы вулканических продуктов и рассеивались на больших пространствах. Извержения вулканов происходили в пределах Камчатки и раньше - десятки и сотни тысяч лет тому назад, но свидетелями их остались лишь искалеченные вулканические постройки да плохо сохранившиеся продукты извержений. Но совсем недавно, после катастрофических извержений вулканов Ключевского, Безымянного и Шивелуча, можно было наблюдать воочию, во что превращается окружающая местность после подобных извержений.

Колоссальной разрушительной силы вулканические извержения происходили и происходят во многих других местах земного шара. Они возникали уже в историческое время и вызывали страшные разрушения и гибель многих десятков тысяч людей. Извержения Везувия в Италии (79 г. н. э.), Тамбора (1815 г.) и Кракатау (1883 г.) в Индонезии, Мон-Пеле на о-ве Мартиника в Атлантическом океане (1902 г.), в далеком прошлом Лаки в Исландии и некоторые другие оставили такие разрушения, которые оказались незалеченными и по сей день.

Укажем еще на одно недавнее извержение. В Колумбии после пятисотлетнего покоя в 1985 г. произошло катастрофическое извержение вулкана Руис. Он имеет высоту 5400 м над уровнем моря, к тому же покрыт льдом и снегом. Полагают, что это одно из крупнейших извержений века.. В результате этого извержения раскаленными вулканическими продуктами были засыпаны многие населенные пункты. Образовались необычайно мощные грязевые потоки (лахары), которые хлынули в пониженные части рельефа. Потоками также были уничтожены некоторые населенные пункты, в том числе город Армеро. При этом извержении погибло более 22 тысяч человек.

Естественно, люди искали защиту, стремясь как-то ослабить натиск стихии. Так, еще более трехсот лет тому назад при извержении вулкана Этна на о-ве Сицилия надвигавшемуся на город Катанию (расположен южнее вулкана), лавовому потоку люди пытались поставить всяческие преграды наподобие баррикад. Но все это делалось наспех, ибо в то время о прогнозах вулканических извержений еще не знали. Разумеется, такая защита особого эффекта не давала.

Применялись и другие меры. Совсем недавно, в 1973 г., на о-ве Хеймаей (Исландия), при извержении вулкана Хельгаффель, который возобновил свою деятельность после 7000-летнего покоя, мощный лавовый поток, надвигающийся на город с 5-тысячным населением и значительно разрушивший его, все же был остановлен тем, что его непрерывно поливали из водометов морской водой.

Хочется упомянуть еще об одном катастрофическом извержении, которое случилось в ночь на 21 октября 1986 г. в Камеруне (Западная Африка), примерно в 50 км севернее административного центра г. Баменда.

Извержение произошло совершенно неожиданно, к тому же в ночное время, в кратерном озере Ниос, площадь которого около 1,3 км 2 . Как полагает В. Н. Шилов, отличительной чертой этого извержения (ранее нигде не встречалось) следует считать внезапный выброс на поверхность большого количества вулканических газов без каких-либо обломочных материалов. При извержении преобладал углекислый газ, в значительно меньшем количестве выделялись водород и сернистый газ. Накопление этих газов из магмы продолжалось в течение длительного времени под мощной толщей озерных отложений.

Поскольку по берегам озера находились многочисленные деревни, это извержение застало людей врасплох и имело весьма трагические последствия. Выделившимися газами было отравлено много людей и животных. Общее число погибших составило 1746 человек и 7 тыс. голов домашних животных.

Особенность этого извержения состояла в том, что оно оказалось непредсказуемым, не было никаких его предвестников. Вероятно, при детальном анализе будут обнаружены данные и для прогноза подобных вулканических извержений.

Иногда возникала необходимость изменить направление лавовых потоков, чтобы предотвратить гибель городов и населенных пунктов, находящихся на их пути. В таком случае прибегали к помощи авиации и посредством взрывчатых веществ разрушали истоки лавовых потоков и их туннели. В результате предпринятых защитных мер удавалось изменить направление движения лавовых потоков. Именно так и поступили в 30-е годы нашего столетия на о-вах Гавайи при извержении вулкана Мауна-Лоа.

Однако необходимо отметить, что только строго научное предсказание извержений позволит предпринять необходимые меры и тем самым предотвратить нависшую угрозу, ибо в этом случае могут быть определены наиболее опасные зоны, возможные пути движения лавовых потоков, радиус действия раскаленных туч и многое другое.

Извержения вулканов происходили ранее и будут, несомненно, происходить и в будущем. Предотвратить извержения пока невозможно. Но люди уже давно начали задумываться над тем, как заранее узнать о грозящей им опасности. Однако прогноз извержений вулканов очень сложная проблема, и, прежде чем люди научились их предсказывать, прошли многие сотни лет.

Прогнозом извержений занимались и занимаются ученые разных стран. Много и плодотворно в этом направлении работали и вулканологи Камчатки, вначале на Ключевской вулканологической станции, а затем в Институте вулканологии АН СССР.

На чем же основаны предсказания вулканических извержений?

Существуют долгосрочные и краткосрочные прогнозы. Первые из них базируются на соответствующем районировании действующих вулканов. Такое районирование для Камчатки и Курильских островов было проведено еще в 1960-1962 гг. сотрудниками Ключевской вулканологической станции Е. К. Мархининым, А. Н. Сириным, К. М. Тимербаевой и П. И. Токаревым. Основная задача вулканического районирования сводится к тому, чтобы определить опасные зоны, связанные с вулканическими извержениями. Оно учитывает строение вулканов, характер деятельности его в прошлом, состав вулканических продуктов и рельеф местности, включает анализ тектонической обстановки (разломы и трещины, перемещения блоков) и т. д. Разработка методов прогноза вулканических извержений состоит также в том, чтобы детально анализировать предшествующие извержению явления. С этой целью ведутся длительные наблюдения, охватывающие как период извержения, так и период покоя. В настоящее время ученые установили зависимость вулканической деятельности от солнечной активности, приливных циклов и т. д.

Краткосрочный прогноз извержений основывается прежде всего на вулканических землетрясениях. Это наиболее универсальный предвестник извержений, предшествующий почти каждому из них. Причиной землетрясений являются нарушения в земной коре в виде разломов, трещин, сдвигов. От этих нарушений возникают толчки, а затем в горных породах образуются упругие волны - продольные и поперечные, которые распространяются во всех направлениях. Эти волны и вызывают землетрясения. Они улавливаются и записываются специальными приборами, которые называются сейсмографами. Одни землетрясения бывают довольно ощутимыми для людей, другие фиксируют лишь приборы. Землетрясения иногда начинаются за несколько недель до извержения. Обычно чем ближе момент извержения, тем число землетрясений увеличивается. Например, в последний день перед извержением вулкана Шивелуч землетрясения происходили почти непрерывно.

Предвестником извержения являются и наклоны земной поверхности, которые больше всего у подножия вулканов. Их также регистрируют специальными приборами - наклономерами. Эти приборы улавливают даже очень малые наклоны земной поверхности.

Одним из вспомогательных предвестников извержения являются изменения газового состава и температуры фумарол, чувствительно реагирующие на поведение вулкана. В какой-то мере предстоящее извержение можно предсказать по изменению магнитного и гравитационного поля, хотя эти методы не столь универсальны. На основании всех этих данных, и главным образом вулканических землетрясений, дается прогноз извержений, определяются их место, время, масштабы, энергия и зона опасности.

На Ключевской вулканологической станции, а затем в Институте вулканологии вот уже более четверти века имеется служба прогноза и механизма извержения вулканов. Создана оперативная служба слежения за сейсмическим режимом вулканов Камчатки, весьма нужная для прогноза извержений. За этот промежуток времени накоплен большой фактический материал, позволяющий научно обосновывать предсказание извержений. И это очень сказалось на работе как лаборатории прогноза и механизма извержений, так и смежных с нею звеньев.

Знание закономерностей связи сейсмического режима и вулканической деятельности и четкая работа оперативной службы позволили предвидеть извержения вулкана Безымянного в декабре 1959 г., апреле 1960 г. и в марте 1961 г.

Весьма интересным было предсказание катастрофического извержения вулкана Шивелуч в 1964 г. За несколько месяцев до извержения уже было ясно, что этот вулкан ведет себя неспокойно, о чем свидетельствовали землетрясения в районе расположения вулкана. Примерно за неделю до извержения произошло около 400 землетрясений, отчетливо записанных сейсмостанциями. В связи с этим была произведена необходимая подготовка для наблюдения за извержением и приняты соответствующие меры предосторожности. И вот 12 ноября 1964 г. разразилось чрезвычайной силы извержение, которого не было здесь более 100 лет. Оно может быть сопоставимо лишь с извержением этого же вулкана в 1854 г.

Предсказание извержений стало реальностью. Этот день на вулканологической станции в пос. Ключи запомнился всем. Достоверно было предсказано и Большое трещинное извержение Толбачинских вулканов. Это предсказание явилось значительным достижением советской вулканологии.

Извержения бывают разные. Выделяются слабые извержения, при которых поступает на поверхность не более 0,05 км 3 вулканических продуктов. При умеренных извержениях вулканических продуктов будет на порядок выше - 0,5 км 3 . Большие, или сильные, извержения происходят редко - с интервалом от нескольких десятков до сотен лет, но зато объем поступившею материала может достигать 5 км 3 . Естественно, катастрофические извержения - еще более сильные, но происходят они очень редко.

Какие же прогнозы были сделаны для Толбачинских извержений? Буквально за одни сутки до извержения в областной газете «Камчатская правда» П. И. Токарев писал следующее: «Ожидаемое извержение никакой угрозы населенным пунктам Камчатки представлять не будет. При извержении центрального кратера пепловая туча может подняться на высоту до пяти, а возможно, десяти километров. Вулканические бомбы могут выпадать на расстояние двух-трех километров от кратера. При побочном извержении длина лавовых потоков может достичь десяти-пятнадцати километров, а разлет бомб - не более пяти километров. Таким образом, опасная зона будет ограничиваться радиусом в 15 километров от центра извержения».

До этого несколькими днями раньше сообщалось, что в ближайшие дни произойдет прорыв побочного кратера в 10 километрах к юго-западу от активного кратера вулкана Плоский Толбачик. Это был первый официальный прогноз вулканического извержения, и он оказался довольно точным. После такого уверенного прогноза началась интенсивная подготовка к этому извержению в Институте вулканологии АН СССР. Нужно было встретить вулканическое извержение так, чтобы не упустить ни одной важной детали, как говорят, быть во всеоружии. Поэтому к месту извержения еще до предполагаемого его начала была направлена группа сотрудников института.

Извержения Плоского Толбачика происходят как из центрального кратера, так и из трещин на склонах и у подножия вулкана, в некоторых случаях на значительном удалении от центрального кратера.

На сей раз события начали развиваться примерно так же, как при извержении 1939-1941 гг., - с центрального кратера. Однако в дальнейшем все было иначе. Активная подготовка к Толбачинскому извержению началась 27 июня 1975 г. В это время активизировался центральный кратер вулкана. Возможно, одновременно с этим происходило образование скрытых трещин, по которым магматический расплав продвигался к поверхности.

Само же Большое трещинное Толбачинское извержение, как об этом уже говорилось, началось 6 июля 1975 г. в 18 км к югу от кратера вулкана Плоский Толбачик и закончилось 10 декабря 1976 г. Напомним только, что площадь, покрытая вулканическими продуктами этого извержения, радиус его действия, масштаб и место почти совпадают с данными прогноза. Все это подтверждает уникальность сделанного предсказания Большого трещинного Толбачинского извержения.

Что у вулканов Камчатки общего с губкой, как незаметные человеку землетрясения помогли рассчитать скорость подъема магмы из глубины и можно ли с их помощью точно предсказать извержения вулканов Ключевской группы, сайт рассказал доктор геолого-минералогических наук Николай Шапиро.

Из-за вулканов и связанных с ними магматических систем начинаются землетрясения, которые люди совсем не ощущают. Такие землетрясения геологи называют длиннопериодными, и механизм их возникновения не похож на «обычные» в нашем понимании землетрясения, которые вызваны тектоническими движениями литосферных плит и процессами, происходящими на их границах. Коллектив российских ученых выяснил, что длиннопериодные вулканические землетрясения, а, точнее, рост их активности, напрямую предвещают извержения вулканов, причем как крупные, так и совсем незначительные. Результаты наблюдений за вулканами на Камчатке опубликованы в журнале Nature GeoScience.

«Основные землетрясения обычно связаны с подвижками на тектонических разломах и вызваны напряжениями (которые возникают в результате движения литосферных плит, – прим. сайт) в земной коре и литосфере. А под вулканами бывают другие землетрясения, обязанные своим возникновением движению магмы и изменениям давления в магматическом очаге. Длиннопериодные вулканические землетрясения наблюдаются по всему миру, но чаще всего они локализуются очень близко к поверхности, то есть на глубине первых сотен метров – километров. Но особенно интересны глубинные землетрясения: они соответствуют активизации наиболее глубокой части магматической системы и являются одними из самых первых предвестников грядущего извержения», - объясняет Николай Шапиро, доктор геолого-минералогических наук, руководитель гранта РНФ , ведущий научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН и лаборатории сейсмологии Института физики Земли в Париже.

Один на всех

К Ключевской группе относится очень много вулканов, расположенных близко друг к другу. Многие ученые сходятся во мнении, что эту группу можно рассматривать в целом как одну вулканическую систему с единым глубоким очагом (или несколькими глубокими, но связанными между собой) и несколькими выходами на поверхность, которые и являются современными активными вулканами. Вулканы Ключевской группы имеют глубинный очаг, расположенный на глубине около 30 км, из которого магма через сложную систему каналов поднимается в более мелкие очаги, находящиеся под каждым вулканом. В статье рассматриваются три действующих вулкана Ключевской группы: Ключевской, а также Безымянный и Плоский Толбачик. Российским ученым удалось впервые установить, что перед извержением действующего вулкана (из рассмотренных ими) активизируется глубинный магматический очаг и связанные с ним землетрясения.

Схема расположения Ключевской группы вулканов

Николай Шапиро

Геофизики вели наблюдения в течение двух лет до большого извержения вулкана Плоский Толбачик, начавшегося 27 ноября 2012 года. Извержение было настолько выдающимся, что теперь носит имя Трещинное Толбачинское извержение имени 50-летия Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (или Юбилейное трещинное Толбачинское извержение, ТТИ-50). Вулкан Безымянный за это время извергался три раза, причем извержения были небольшие, но все их удалось определить еще на глубине с помощью регистрации длиннопериодных землетрясений.

Как почувствовать незаметное

Силу землетрясения характеризует его магнитуда. Это энергетическая характеристика землетрясения. Сильнейшее землетрясение имело магнитуду около 9,5. Считается, что землетрясения на Земле не могут иметь магнитуду существенно выше этого значения, поскольку горные породы не могут накопить в себе больше энергии, не разрушившись при этом. Магнитуда длиннопериодных вулканических землетрясений, как правило, не превышает 2, единичные достигают 3. К тому же, поскольку эти землетрясения глубинные, обитатели Камчатки совсем их не ощущают.

Ученые регистрируют длиннопериодные землетрясения так же, как и обычные, с помощью сейсмографов. Оборудование это не очень массивное, что позволило развернуть в разных частях Ключевской группы вулканов сеть наблюдений из двух десятков сейсмографов. Каждый сейсмограф регистрирует сейсмическую волну, или колебания, распространяющиеся во все стороны от очага землетрясения. Эта волна имеет определенную скорость, то есть она обязательно «придет» на все датчики, но в разное время. Таким образом, используя только сейсмические наблюдения, ученые определяют сигналы, соответствующие этим землетрясениям, а потом определяют местоположение источника колебаний, или гипоцентр землетрясения.

Особенность Ключевской группы вулканов в том, что там глубинных длиннопериодических землетрясений наблюдается много и случаются они часто.

В результате ученые обнаружили, что активность глубоких длиннопериодных событий увеличивалась в течение двух лет перед извержением Плоского Толбачика, что соответствует постепенной активизации и увеличению давления в глубоком магматическом очаге, который находится под вулканами Ключевской группы приблизительно на глубине 30 км, то есть на границе земной коры и мантии. Максимум сейсмической активности на глубине был достигнут за несколько месяцев до извержения Плоского Толбачика.

Магматические очаги разной глубинности под вулканами Ключевской группы

Николай Шапиро

Наряду с регистрацией сигналов от глубинных длиннопериодных землетрясений геофизики измерили сейсмические сигналы от тех землетрясений, которые происходят в близко расположенных к поверхности магматических очагах под каждый вулканом. Ученые впервые обнаружили и доказали то, что глубинные и приповерхностные землетрясения связаны между собой, то есть землетрясениям на поверхности предшествуют землетрясения на глубине. Также удалось измерить время, которое необходимо для того, чтобы сейсмическая активность «перешла» с глубины на поверхность. Ученые интерпретировали эту миграцию как распространение давления в магматической системе.

«Можно сделать несколько интересных выводов. Во-первых, само по себе наблюдение глубоких длиннопериодных землетрясений действительно дает информацию об активизации глубоких частей магматической системы. А во-вторых, удалось установить связь между длиннопериодными землетрясениями на глубине и в неглубинном приповерхностном очаге и, таким образом, определить, какое время понадобилось для того, чтобы активность переместилась с глубины на поверхность. Мы измерили, что время между максимумами активности составляет около 2-3 месяцев. Скорее всего, именно такой временной интервал понадобился, чтобы давление в магматической системе распространилось с глубины до поверхности», - комментирует Николай Шапиро.

Почему интересно измерять это время? Дело в том, что часто под вулканами невозможно регистрировать длиннопериодные землетрясения, поскольку большинство вулканических землетрясений происходит очень близко к поверхности, а глубинные землетрясения наблюдаются у очень малого количества вулканов. Это связано не с отсутствием глубинного очага, а, скорее всего, со скоростью его подпитки. Ключевская группа вулканов на Камчатке интересна тем, что она одна из самых активных в мире, там глубинных длиннопериодных землетрясений наблюдается много, и случаются они часто. По-видимому, магма в этом районе поступает с глубины с гораздо большей скоростью.

Ночной вид на извержение Плоского Толбачика, 2012-2013 гг.

Сергей Чирков

Для того чтобы давление распространилось с глубины 30 км до поверхности, может понадобиться несколько недель или месяцев. Это очень медленно. Так происходит только в том случае, когда давление распространяется не напрямую через открытый магматический канал (как рисуют в учебниках и энциклопедиях), а через пористую среду. Оказывается, канал, через который с глубины поступает магма, иногда бывает пористым, словно губка. В очаге на глубине существуют матрица (порода) и расплав. Поднимаясь вверх, расплав течет именно через поры в «губке» матрицы. Для подсчета размера пор и транспортных свойств питающей системы ученые использовали механические свойства магмы (у вулканов Ключевской группы она имеет базальтовый состав) и время ее подъема к поверхности. Зная время подъема магмы, можно рассчитать коэффициент диффузии, который связан с такими свойствами пористой среды, как коэффициент пористости и гидравлическая проводимость. Используя эти параметры, можно посчитать средний размер пор или каналов в такой среде. По расчетам ученых он составил нескольких сантиметров. Как отмечает Николай Шапиро, это согласуется с возможными размерами каналов, заполненных жидкой магмой в частично расплавленных зонах под вулканами.

«Точно предсказать, когда произойдет извержение после активизации глубинного очага, нельзя. Можно лишь приблизительно сказать, что если на глубине наблюдается увеличение активности длиннопериодных землетрясений (не просто землетрясения сами по себе, а именно увеличение их активности), то можно ожидать, что через несколько недель или месяцев произойдет активизация верхней части вулканической системы с возможными извержениями. На основе наблюдения активности на глубине невозможно предсказать, какой именно вулкан будет извергаться на поверхности. Точные прогнозы остаются за наблюдением активности приповерхностных землетрясений под конкретным вулканом», - сообщает Николай Шапиро.

Камчатка как представительница одних их самых больших горных массивов на Земле, имеет в своих постройках много Вулканов. Вулканы в свою очередь являются следствием движения тектонических плит и и излияния магматических пород на поверхность.

Извержение вулкана носит чрезвычайный характер и может довести до стихийных бедствий. Существует несколько типов извержения.

Стромболианский тип связан с выбросами вязкой лавы, которая в свою очередь образует короткие лавовые потоки. При этом образуются шлаковые конусы и постоянно выбрасываются вулканические бомбы.

Плинианский тип извержения характеризуется мощнейшими внезапными выбросами, пепловыми потоками. Некоторые извержения такого типа наблюдались со столбом пепла высотой до 100 км, а звуки от извержения были слышны за 5 км.

Пелейский тип извержения отмечен раскаленными лавами и черными тучами. Существует также газовый тип, получивший своё название характерными газовыми выбросами.

Гидроэксплозивные извержения происходят в океанах и морях. Здесь же образуется много пара, за счет контакта раскаленной магмы и воды. Для Исландского типа характерно выбрасывание пирокластического материала и образование щитовых вулканов.

Извержения вулканов на Камчатке на редкость. Некоторые из них имеют большой период покоя в 3500 лет, а другие извергаются и дымятся каждый год. Общее число действующих вулканов на Камчатке неизвестно. Некоторые исследователи вулканологи говорят от 29ти, другие же считают, что их больше 32х.

Так на данный момент ведётся мониторинг всех активных вулканов Камчатки. Спутниковый, визуальный, сейсмический и другие. При проявлении своей активности вулканы являются опасностью для авиалиний местного и международного значения. Некоторые из них на сегодняшний день имеют оранжевый авиационный код - это Шивелуч, Карымский, Жупановский, и Алаид. Оранжевый код опасности означает, что вулканы проявляют повышенную активность и высока вероятность извержения, также это может означать, что в данный момент происходит извержение с незначительными выбросами пепла. Такие вулканы как Ключевской и Безымянный имеют желтый код опасности, который означает повышение активности на сегодняшний день, либо постоянный мониторинг в связи с возобновлением её роста.

Самый знаменитый вулкан всей Евразии и Камчатки в целом - Ключевская сопка извергается в среднем раз в 5 лет. Сопровождаются они взрывами и пеплопадами. Самым сильным из последних было извержение 1944-1945 годов.

Вулкан Карымский за свою историю, только в XX веке извергался 23 раза, а последнее из них длилось около 2х лет. Оно началось одновременно с подводным извержением в одноименном озере. За 20 часов было насчитано свыше 100 взрывов, произошедших под водой. Озеро кипело. Температура и содержание кислот превысило допустимые концентрации настолько, что вся живность в озере погибла. В результате чего, Карымское озеро и по сей день является самым большим резервуаром кислой воды в мире.

Величайшим за историю XX века считается извержение вулкана Безымянный на Камчатке. С 1955 года началась эта эпопея. Изначально извержения сопровождались средней силой, и просто выпадал пепел. Длилось это на протяжении нескольких месяцев. Но 30 марта следующего года произошел взрыв невиданной силы и из кратера в высь рванул раскаленный поток, длина которого достигла 45 км. Горячие слои пепла, опустившиеся на землю, растопили снежный покров и образовали стремительные грязевые потоки, которые нести огромные валуны диаметром до 2 м, уничтожая всё на своём пути. Некогда, вулкан Безымянный считался потухшим, именно поэтому ученые обосновывают такой сильный выброс его недр.

Одним из самых обсуждаемых извержений стало Большое трещинное извержение на Толбачинском долу. Произошла эта природная катастрофа в 1975-1976 годах. Первый этап, наблюдавшийся с июля по май характеризовался образованием шлаковых конусов, появляющихся из трещин после землетрясения. Далее следовали горячие струи, лавовые потоки и много пепла. Извержения сопровождались молниями и громом. Один из конусов вырос на высоту в 300 м. Следующий этап был отмечен обильным течением лавы и происходил на южной стороне вулкана. Пепел от взрывов протянулся до Алеутских островов. Во время извержений и в последующее время, уже в 1976 году, в этой местности были замечены смерчи, рассеянные свечения и световые столбы. Погибших не было. Главный урон был причинён пастбищам северных оленей и растительности. В будущем на месте извержения нашли 2 новых минерала: толбачит и пийпит.

Последствия извержений на Камчатке носят разный характер. Порой они бывают весьма катастрофичными. Проходят сотни лет прежде чем земля успевает восстановится. Первыми поселенцами на возобновляющейся земле являются мох и лишайник, затем трава и ягодники. После исчезновения пепла на территорию возвращаются животные.

На Камчатке встречается много мест, где обнаружены толстые слои пемзы. Это вулканическая порода, свидетельствующая о том, то магма очень быстро достигает поверхности. Такие отложения пемзы являются фактом исторических извержений. Самые большие пемзовые горы встречаются в пределах Курильского озера - Кутхины Баты.

Извержения бывают как очень опасными, так и спокойными. Но отправляясь на Камчатку надо знать, что большинство ее исполинов действующие. Выбирайте тур себе по интересу.