Вулканы, землетрясения и цунами

Вулканы — (по имени бога огня Вулкана), геологическое образование возникающее над каналами и трещинами в земной коре по которым извергаются на земную поверхность из глубины магматических источников лавы, горячие газы и обломки горных пород. Обычно вулканы представляют отдельные горы, сложенные продуктами извержений.

Вулканы разделяются на действующие, уснувшие и потухшие. К первым относят вулканы, извергающиеся в настоящее время постоянно или периодически. К уснувшим относят вулканы, об извержениях которых нет сведений, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения. Потухшими называются сильно разрушенные и размытые вулканы без каких-либо проявлений вулканической активности.

Глубинные магматические очаги могут находиться в верхней мантии на глубине порядка 50—70 км (вулкан Ключевская Сопка на Камчатке) или земной коре на глубине 5—6 км (вулкан Везувий, Италия) и глубже. Извержения бывают длительными (в течении нескольких лет, десятилетий и столетий) и кратковременными (измеряемые часами). К предвестникам извержений относятся вулканические землетрясения, акустические явления, изменения магнитных свойств и состава фумарольных газов и другие явления.

Извержения обычно начинаются усилением выбросов газов сначала вместе с темными, холодными обломками лав, а затем с раскаленными. Эти выбросы в некоторых случаях сопровождаются излиянием лавы. Высота подъема газов, паров воды насыщенных теплом и обломками лав, в зависимости от силы взрывов, колеблется от 1 до 5 км (во время извержения вулкана Безымянного на Камчатке в 1956 г. она достигала 45 км.). Выброшенный материал переносится на расстояния от нескольких до десятков тыс. км. Объем выброшенного обломочного материала порой достигает нескольких кмі. При некоторых извержения концентрация вулканического пепла в атмосфере бывает насколько большой, что возникает темнота, подобная темноте в закрытом помещении. Это имело место в 1956 г. в поселке Ключи, расположенном в 40 км от вулкана Безымянного.

Извержение представляет собой чередование слабых и сильных взрывов и излияния лав. Взрывы максимальной силы называют кульминационным пароксизмом. После них происходит уменьшение силы взрывов и постепенное прекращение извержений. Объем излившейся лавы — до десятков кмі.

Извержения вулкана не всегда одинаковы. В зависимости от количества продуктов (газообразных, жидких и твердых) и вязкости лав выделены 4 главных типа извержений: эффузивный, смешанный, экструзивный и эксплозивный, или, как их чаще называют соответственно — гавайский, стромболианский, купольный и вулканский.

Гавайский тип извержения, создающий чаще всего щитовидные вулканы, отличается относительно спокойным излиянием жидкой (базальтовой) лавы, образующей в кратерах огненно-жидкие озера и лавовые потоки. Газы, содержащиеся в небольшом, количестве образуют фонтаны, выбрасывающие комки и капли жидкой лавы, которые вытягиваются в полете в тонкие стеклянные нити.

В стромболианском типе извержений, создающем обычно страто-вулканы, наряду с достаточно обильными излияниями жидких лав базальтового и андезитобазальтового состава (образуют иногда очень длинные потоки) преобладающими являются небольшие взрывы, которые выбрасываю куски шлака и разнообразные витые и веретенообразные бомбы.

Для купольного типа большую роль играет газообразные вещества, производящие взрывы и выбросы огромных черных туч, переполненных большим количеством обломков лав. Лавы вязкие андезитового состава образуют небольшие потоки.

Продукты извержения вулканов бывают газообразными, жидкими и твердыми.

вулкан землетрясение цунами ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГАЗЫ, газы, выделяемые вулканами как во время извержения — эруптивные, так и в периоды его спокойной деятельности — фумарольные из кратера, из трещин, расположенных на склонах вулкана, из лавовых потоков и пирокластических пород. В их составе установлены пары H2O, H2, HCl, HF, H2S, CO, CO2и др. Проходя через зону подземных вод, формируют горячие источники.

ЛАВА (итал. lava), раскаленная жидкая или очень вязкая, преимущественно силикатная масса, изливающаяся на поверхность Земли при извержениях вулканов. При застывании лавы образуются эффузивные горные породы.

ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (вулканиты), горные породы, образовавшиеся в результате извержений вулканов. В зависимости от характера извержения различают излившиеся, или эффузивные (базальты, андезиты, трахиты, липариты, диабазы и др.), вулканогенно-обломочные, или пирокластические (туфы, вулканические брекчии), вулканические горные породы.

ТЕКТОНИЧЕСКИЙ РАЗРЫВ (тектонический разлом), нарушение сплошности горных пород в результате движений земной коры (сбросы, сдвиги, взбросы, надвиги и др.).

В зависимости от характера извержений и состава магмы на поверхности образуются сооружения различной формы и высоты. Они представляют собой вулканические аппараты, состоящие из трубообразного или трещинного канала, жерла (самой верхней части канала), окружающих канал с разных сторон мощных накоплений лав и вулканообломочных продуктов и кратера (чашеобразное или воронкообразное углубление на вершине или склоне вулкана диаметром от нескольких м до нескольких км.). Наиболее распространенными формами сооружения являются конусообразные (при преобладании выбросов обломочного материала), куполообразные (при выжимании вязкой лавы).

Извержения происходят не только через вершины главного кратера, но и через побочные (паразитические) кратеры, расположенные на склонах и на некотором удалении от них. При однократных извержениях газов, пробивающих канал до земной поверхности, нередко образуются воронкообразные впадины, окаймленные кольцевым валом из глыб различных пород, такие воронки нередко заполнены водой, называются маарами. Сильные извержения иногда сопровождаются обрушениями части вулканических сооружений, а часто и прилегающей местности; образующиеся впадины диаметром от нескольких км до первых десятков км., называются кальдерами.

Большинство современных вулканов расположено в пределах трех основных вулканических поясов: Тихоокеанского, Средиземноморско-Индонезийского и Атлантического. Как свидетельствуют результаты изучения геологического прошлого нашей планеты, подводные вулканы по своим масштабам и объему поступавших из недр Земли продуктов выброса значительно превосходят вулканы на суше. Если на суше ежегодно из 20—30 вулканических извержений поступает в среднем до полутора кубических километров расплавленной магмы в год, то за это же время из подводных вулканов извергается материала в 12—15 раз больше.

Жизнь в приповерхностных водах океана, от которой зависит и объем поглощаемых океаном парниковых газов, поддерживается активностью подводных вулканов.

Подводные вулканические извержения. Если над вулканическим очагом расположен водоем, при извержении пирокластический материал насыщается водой и разносится вокруг очага. Отложения такого типа, впервые описанные на Филиппинах, сформировались в результате извержения в 1968 вулкана Тааль, находящегося на дне озера; они часто представлены тонкими волнистыми слоями пемзы. С помощью вулканов образовываются острова, например: Реюньон — вулканический остров в Индийском океане. Известный своими внезапными извержениями вулкан Этна на итальянском острове Сицилия с середины июля этого года (2001 г.) не дает покоя жителям городов, расположенных на его склонах. Всего открылось 5 кратеров, из которых хлещет раскаленная до нескольких тысяч градусов магма, вулканический пепел и сероводородный дым. Самая высокая точка выбросов — на высоте 2950 метров. Но оттуда поток уходит в безлюдную долину Бове, уже многократно сожженную вулканом, не угрожая никому. Другие очаги пониже, на отметке 2700, и раскаленная лава медленно стекает на сто метров ниже. Хуже всего кратер на 2100 метрах — самый неистощимый на выбросы, который грозит накрыть село Николози. Вокруг села бульдозеры возвели два барьера на пути лавы. Но если гора, где открылась еще одна трещина, взорвется, убежать из городка будет очень трудно.

Начало эры сопровождалось активным горообразованием, возникли Урал, Тянь-Шань, Алтай. Это привело к дальнейшему усилению засушливости климата. Вымирает большинство влаголюбивых организмов: земноводные, папоротники, хвощи и плауны. Среди растений в триасе господствуют голосеменные, среди животных — пресмыкающиеся. Появляются растительноядные и хищные динозавры, однако их размеры относительно невелики (мелкие — размером с кролика, крупные — до 5—6 м в длину). До наших дней дожили рептилии, появившиеся в триасе — черепахи и ящерица-гаттерия (живет в Новой Зеландии). В морях развиваются разнообразные головоногие моллюски. Изобилие рыб и моллюсков позволило рептилиям (ихтиозаврам) освоить водную среду. В конце триаса появляются первые примитивные млекопитающие, имевшие, в отличие от рептилий, постоянную температуру тела. Зверьки были, по-видимому, яйцекладущими, как современные утконос и ехидна.

Первый фактор — изменение природной среды в эпохи горообразования. Это были периоды, когда на месте геосинклиналей поднимались высокие складчатые горы, возрастала расчлененность рельефа, активизировалась вулканическая деятельность, обострялась общая контрастность сред, приводившая к усилению обмена веществом и энергией между структурными частями географической оболочки. Изменения внешней среды стали толчком к видообразованию в органическом мире.

История Земли знает ряд экологических кризисов и катастроф. Одна из экологических катастроф, вероятно, была связана с накоплением кислорода в океане и атмосфере. При этом произошло массовое вымирание анаэробных организмов. Другие доантропогенные катастрофы преимущественно происходили при изменениях климата, и, как следствие, менялись растительность и животный мир. При катастрофах в периоды горообразования и изменения климата вымирало до 50% живого на Земле. Однако эти процессы длились тысячи и миллионы лет, и к ним биосфера успевала приспособиться путем естественного отбора.

В земной коре, которая находится под покровом моря или океана, происходят те же процессы, что и на материке. Литосферные плиты сталкиваются, вызывая сотрясения земной коры. Есть на дне морей и океанов и действующие вулканы. Именно в результате подводных землетрясений и извержений вулканов образуются огромные волны, которые называют цунами. Это слово в переводе с японского языка означает «гигантская волна в гавани». В результате сотрясения океанического дна приходит в движение огромная толща воды. Чем дальше от эпицентра землетрясения продвигается волна, тем выше она становятся. Когда волна приближается к суше, нижние слои воды наталкиваются на дно, ещё больше увеличивая мощность цунами. Высота цунами обычно составляет 10−30 метров. Когда такая огромная масса воды, движущаяся со скоростью до 800 км/ч, обрушивается на берег, ничто живое неспособно выжить. Волна сметает всё на своём пути, после чего подхватывает обломки разрушенных объектов и забрасывает вглубь острова или материка. Обычно за первой волной следует ещё несколько (от 3 до 10). Самыми сильными обычно бывают 3 и 4 волны. Одно из самых разрушительных цунами обрушилось на Командорские острова в 1737 году. По мнению специалистов, высота волны составила более 50 метров. Лишь цунами такой мощности могло забросить так далеко на остров обитателей океана, останки которых были найдены учёными. Ещё одно крупное цунами произошло в 1883 году после извержения вулкана Кракатау. Из-за этого небольшой необитаемый остров, на котором находился Кракатау, провалился под воду на глубину 200 метров. Волна, дошедшая до островов Ява и Суматра, достигала 40 метров в высоту. В результате этого цунами погибло около 35 тысяч человек. Цунами не всегда имеет такие тяжкие последствия. Иногда гигантские волны не доходят до берегов континентов или островов населённых людьми и остаются практически незамеченными. В открытом океане, до столкновения с берегом, высота цунами не превышает одного метра, поэтому для находящихся далеко от берега судов оно не опасно.

Большие пространства земной коры или верхней мантии Земли, в которых происходят разрывы и возникают неупругие тектонические деформации, порождают сильные землетрясения: чем меньше объем очага, тем слабее сейсмические толчки. Гипоцентром, или фокусом, землетрясения называют условный центр очага на глубине, а эпицентром — проекцию гипоцентра на поверхность Земли.

Тектонические землетрясения — вызываются движением земных пластов.

Вулканические землетрясения — вызываются движением магмы по каналу вулканов, происходят вблизи вулканов, во время оживления их деятельности.

Обвальные землетрясения — вызываются обвалами в горах, провалами земли.

Техногенные землетрясения — вызываются деятельностью человека — строительство водохранилищ, откачка нефти, газа и подземных вод, сильные взрывы.

Чтобы понять причины возникновения землетрясений надо обратиться к модели строения Земли. Земля состоит из внешней твердой оболочки — коры или, точнее, литосферы, мантии и ядра. Литосфера не является цельным образованием, а состоит из нескольких литосферных плит как-бы плавающих на полурасплавленном веществе мантии. В силу различных причин плиты двигаются, взаимодействуя друг с другом, скользя краями или заталкиваясь друг под друга (это явление называется субдукцией или поддвигом). В зонах их взаимодействия и возникают землетрясения. Кроме того, по причине деформации самих плит, землетрясения могут возникать не только по краям плит, но и в их центре. Предполагается, например, что землетрясения в Китае имеют такое происхождение. Такие землетрясения называются внутриплитовыми. Землетрясения могут возникать и при вулканической деятельности. Они не столь сильные, но возникают чаще. Кроме перечисленных могут быть и техногенные причины землетрясений.

При заполнении водохранилищ, в районе, заметно повышается, или даже возникает, если ранее не наблюдалась, сейсмическая активность. Зависимость эта четко установлена и наблюдается даже при колебании уровня воды в водохранилище. Например, изменение сейсмической активности в районе Нурекского водохранилища в Таджикистане наблюдается даже при изменении уровня воды на 3 метра.

Причиной увеличения сейсмической активности, в данном случае, является увеличение давления воды на земную кору, разжижение грунта при насыщении водой, а также повышение давления воды в порах подстилающих пород.

Закачка в скважины воды в больших объемах может вызвать землетрясения. Здесь также четко прослеживается зависимость сейсмической активности от объема закачанной воды и ее давления. При изменении этих параметров изменяется и сейсмическая активность. Вызвано это, по-видимом, изменением внутрипорового давления воды в породах.

Причины землетрясений искусственного характера — взрывы большой мощности, наземный или подземный ядерный взрыв. Очень опасны и последствия землетрясенийоползни, разжижение грунтов, оседание грунтов, разрушение плотин и возникновение цунами.

Оползни бывают очень разрушительными, особенно в горах. Например, при возникновении оползня и лавины, причиной которых послужило землетрясении магнитудой 7,9 по шкале Рихтера у берегов Перу в 1970 году, частично был разрушен городок Ранрахирка, а городок Юнгай был сметен с лица земли.

От этой лавины, других оползней и разрушений глинобитных домов погибло около 67 тыс. человек. По словам очевидцев высота лавины превышала 30 метров, а скорость ее была свыше 200 км/час.

Разжижение грунта происходят при определенных условиях. Грунт, обычно песчаный, должен быть насыщен водой, толчки должны быть достаточно продолжительными — 10−20 секунд и иметь определенную частоту. Почва при этих условиях переходит в полужидкое состояние, начинает течь, теряет свою несущую способность. Происходит разрушение дорог, трубопроводов, линий электропередач. Дома проседают, наклоняются и при этом могут не разрушаться.

Очень наглядным примером разжижения грунта могут служить последствия землетрясения вблизи города Ниигаты в Япониии в 1964 году. Несколько четырехэтажных жилых домов, не получив видимых повреждений, сильно накренились. Движение происходило медленно. На крыше одного из домов находилась женщина, которая развешивала белье.

• 1. Ритман А. «Вулканы и их деятельность»
• 2. Башарина Л. А. «Вулканические газы на различных стадиях активности вулканов»
• 3. Заварицкий А. Н. «Изверженные горные породы»
• 4. Малеев Е. Ф. «Вулканостатические горные породы»
• 5. Тазиев Г. «Вулканы»
• 6. Т. С. Мурти «Сейсмические морские волны цунами», 1981 г.
• 7. А. Е. Святловский «Цунами (морские волны при землетрясениях)», 1955 г.
• 8. Академия наук СССР «Распространение и набегание на берег волн цунами», 1981 г.
• 9. Н. И. Егоров «Физическая океанография», 1974 г.
• 10. Донат Наумов «Мир океана», 1983 г.
• 11. Л. Лобковский «В мире науки» № 5,май 2005
• 12. www.vivovoco.rsl.ru
• 13. www.digitalglobe.com
• 14. www.ua.opensourse.com.ua
• 15. www.sciam.ru
• 16. www.nauka.relis.ru
• 17. www.fio.ru
• 18. http://soulhunterweb.narod.ru
• 19. www.inno.ru
• 20. www.epochtimes.com.ua
• 21. Болт Б. А. Землетрясения. — М.: Мир, 2001. — 256 с.
• 22. Буланенков С. А., Воронков С. И. и др. Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. — Калуга: ГУП «Облиздат», 2001. — 154 с.
• 23. Воздвиженский Ю. М. Безопасность жизнедеятельности на предприятиях связи в чрезвычайных ситуациях. Учебное пособие. — М., 2004. — 243 с.
• 24. Воздвиженский Ю. М. Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях / СПбГУТ. — СПб, 2006. — 123 с.
• 25. Громов В. И., Васильев Г. А. Энциклопедия безопасности. — М., 2006.
• 26. Завьялов А. Д. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация. — М.: Наука, 2006. — 254 с.
• 27. Зубков С. И. Предвестники землетрясений. — М.: ОИФЗ РАН, 2002. — 140с.
• 28. Моги К. Предсказание землетрясений. — М.: Мир, 2000. — 382 с.
• 29. Мячкин В. И. Процессы подготовки землетрясения. — М.: Наука, 1998. — 232 с.
• 30. Соболев Г. А. Основы прогноза землетрясений. — М.: Наука, 2003. — 312 с.
• 31. Юнга С. Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. — М.: Наука, 2000. — 191 с.