Вулканы распределены по всему миру не беспорядочно, они приурочены к строго определенным зонам. Это, непременно, отлично для тех государств, которым не угрожает и никогда не будет угрожать извержение вулкана, и плохо для других, на долю которых выпали все угрозы, сопряженные с вулканическими извержениями. На карте, насчитывающей около 500 действующих вулканов, верно вырисовываются вулканические пояса, при этом львиная толика вулканов приходится на Тихоокеанский пояс. Очередной ясный пояс протягивается посредине Атлантического океана. Эти два вулканических пояса сопутствуют рассредотачиванию сейсмических зон и границам плит земной коры. Подобно землетрясениям, извержения вулканов обычно бывают приурочены к границам плит. Большие геологические силы действуют там, где наблюдаются движения плит земной коры относительно друг дружку. Тихоокеанское «Огненное кольцо» и Срединный Атлантический хребет являются отлично известными границами плит; по контурам Средиземноморья также есть вулканы. Имеются и другие вулканические области, в особенности много вулканов в восточной Африке. Тут они приурочены к системе Рифт-Велли, которая, может быть, представляет собой очень молоденькую границу плит. В этом месте Африка могла бы расколоться, если б она не испытывала массивного сжатия со стороны других плит.
Но еще есть вулканы, размещение которых является исключением из правила. Так, временно не действующие вулканы нагорья Тибести в Сахаре, также лучше изученные и поболее активные вулканы на Гавайских островах находятся как раз в центре плит. Будучи совсем не связанными с границами плит, они должны своим происхождением так именуемым «горячим точкам» в недрах Земли, которые в этих местах вроде бы прожгли отверстия в вышележащих плитах.
Так как большая часть вулканов размещается на границах плит, нрав этих границ может указывать на то, вулканы какого типа следует ждать в том либо ином районе. Срединный Атлантический хребет представляет собой границу расходящихся плит, где расплываются в различные стороны две половины Атлантики и вулканы образуют новейшую кору в зоне расширения (сирединга). В данном случае магма поступает из глубинных частей мантии и потому состоит практически только из базальта. Очень водянистый материал с низким содержанием кремнезема образует подвижные лавовые потоки с относительно слабенькой взрывной силой, что приемлимо для вулканов Исландии.
Другая картина наблюдается в Тихоокеанской области, где размещаются границы сходящихся плит. Тут одна из плит перекрывает другую, разрушая ее, и при всем этом большие количества залегающих на поверхности пород увлекаются на глубину. На глубине температуры довольно высоки для плавления пород и образования магмы, состав которой на границах сходящихся плит может быть фактически хоть каким. Еще более важен тот факт, что в этой зоне могут формироваться вязкие, богатые кремнеземом магмы с высочайшим содержанием газа. Такие магмы обычно приводят к более сильным извержениям взрывного типа. Вулканам островных дуг, находящимся очень близко от границ плит, как, к примеру, в Вест-Индии и Ост-Индии, обычно и присущи богатые кремнеземом риолиты. А когда мы имеем дело с схожим вулканическим материалом, следует ждать извержений таковой же большой силы, какой обладали вулканы Мон-Пеле и Кракатау.
Эти обобщенные геологические выводы никаким образом не могут посодействовать в прогнозе определенных извержений, но они служат основой для оценки угрозы в том либо ином вулканическом районе. Феноминально, но вулканы, вызывающие настолько сильные разрушения, приносят человеку и пользу. Земли, развивающиеся на вулканическом пепле, очень злачны и содействуют насыщенному развитию сельского хозяйства. Земли вокруг Везувия и Этны и на их склонах всегда удачно возделывались. Благодаря богатым вулканическим почвам на полуострове Ява даже склоны Мерапи — 1-го из самых активных и небезопасных вулканов в мире — густо заселены. Филиппинский вулкан Тааль размещен на полуострове в озере; в 1965г. вышло его сильное извержение, многие обитатели острова были впору эвакуированы и тем сохранены. Но спустя только два денька они возвратились на полуостров.
В схожих ситуациях большущее значение имеют своевременная оценка степени риска и выделение более небезопасных зон. Это нужно и для того, чтоб свести к минимуму размеры массовой эвакуации, когда надвигается опасность извержения. Основой для оценки степени риска являются геологическое и историческое исследование предшествовавших извержений, прогноз способности появления грязевых потоков, определение масштабов лавовых потоков. Для этого привлекаются сведения о предполагаемом составе и вязкости магмы, также результаты исследования топографии вулкана. Склоны вулкана Келуд в Индонезии подразделены на зоны по степени угрозы появления грязевых потоков, а вулканы Гавайских островов размечены на зоны по вероятности затопления лавой. Самые лавоопасные площади на полуострове Гавайи размещаются вдоль активной рифтовой зоны Килауэа. Тут для каждого дома есть риск (один из сорока) быть разрушенным лавой в наиблежайшие 25 лет. Архитекторы и инженеры могут использовать эту цифру при планировании строй работ.
Вулканы Каскадных гор на северо-западе США также изучались с целью подразделения их на зоны по степени риска; это тем паче принципиально, что в этом районе находится несколько больших городов. Прошедший опыт показал, что приблизительно раз в 100 лет какой-нибудь из вулканов извергается. В самых небезопасных зонах лавовые потоки могут распространяться вниз по равнине на расстояние до 15 км от источника, грязевые потоки — до 20 км, а пепел по ветру — на 40 км. Не считая того, вулканы Каскадных гор довольно богаты кремнеземом, что может определить сильные извержения. Но возможность воистину потрясающего чертовского извержения так маловероятна, что с экономической точки зрения ее даже не следует принимать во внимание.
Прогноз вулканической деятельности — тяжелое и дорогостоящее мероприятие, хотя издержки на него себя оправдывают, если учитывать, какой колоссальный вещественный вред наносят извержения вулканов. Даже в маленьком масштабе давать прогноз нелегко, так как мы имеем дело со стихией. Так, в 1976 г. два британца подымалиь на относительно размеренный вулкан Сангай в Эквадоре и погибли, когда совсем внезапно дождик вулканического пепла на мгновенье сменился ливнем обломков раскаленной докрасна лавы. Настоящую потенциальную опасность вулканической деятельности, даже относительно слабенькой, предсказать тяжело. И меры защиты бывают время от времени очень необыкновенными. К примеру, во время извержения Этны в 1971 и 1974 г. итальянской милиции пришлось дубинками разгонять толпы туристов, рвущихся к огнедышащему сгустку лавы.
При малых масштабах конкретной угрозы хоть какой прогноз, содействующий сохранению жизни людей, является применимым и ценным. Но при больших масштабах бедствия вулканологи сталкиваются с другой неувязкой: тревожные сигналы о катастрофах, происходящих в отдаленных районах, поступают только тогда, когда уже поздно что-либо решать. Почти всегда прогнозы не могут быть точными, а ведь после массовых эвакуации, вызванных неверными тревогами, на оповещения о стихийных бедствиях население просто перестает уделять свое внимание. Если вулкан не извергается повсевременно, людей совсем не сложно успокоить. Об этом свидетельствует хотя бы фуррор обращения «Не нужно паники!», обращенного к жителям городка Сен-Пьер перед его разрушением в 1902 г. Обнадеживает тот факт, что наука о пророчестве извержений вулканов в наши деньки начинает давать перспективные результаты.
Самый четкий прогноз вулканических извержений, разумеется, можно было бы составить, изучая цикличность вулканической деятельности либо анализируя последовательность связанных с нею событий. Но, к огорчению, 1-ый метод изредка бывает действующим, так как ни один вулкан мира не показал до сего времени верно выраженной цикличности извержений. Потому время последующего извержения определенного вулкана тяжело предсказать с разбросом наименее чем 10 лет. Не считая того, сильные и разрушительные извержения вулкана Ламингтон на Новейшей Гвинее в 1951 г. и извержение вулкана Безымянный на Камчатке в 1956 г., которые числились потухшими, существенно снизили достоверность прогнозов, изготовленных на основании анализа периодичности прошлых катастроф.
Еще огромную пользу приносит исследование нрава вулканической деятельности в период извержения. К примеру, из вулкана Парикутин лава всегда начинала исходить через некое время после того, как пеплопады достигали максимума и потом в один момент прекращались. На данный момент признается опасность, таящаяся за резким прекращением вулканической деятельности потенциально суровых вулканов, лава которых богата кремнеземом. Примером тому служит вулкан Мон-Пеле. В 1902 г. вулканическая деятельность этого вулкана, казалось, достигнула апогея, а потом вдруг резко, хотя и на короткий срок, закончилась. Вулкан как будто застыл, а тем временем снутри его в течение 4 ч росло давление газа. В итоге вышло катастрофическое извержение, известное всему миру. Сейчас схожее развитие событий послужит сигналом к незамедлительной эвакуации из данного района, как это было изготовлено в округах вулкана Суфриер в 1976 г.
При прогнозе вулканических извержений нужно учесть и вероятное воздействие наружных (по отношению к вулкану) процессов. Оказывается, что извержение неких вулканов совпадает во времени с климатическими переменами либо с действием земного прилива. Вулкан Пуиеуе в Чили, к примеру, начал извергаться в 1960 г. через 48 ч после того, как вышло сильное землетрясение, эпицентр которого находился на расстоянии 300 км от вулкана. К огорчению, подобные механизмы, приводящие в действие вулканы, до сего времени так плохо исследованы, что использовать их как аспекты прогноза извержений практически нереально.
В качестве предвестников близкого извержения могут выступать различные признаки: увеличение температуры горных пород и природных вод, изменение состава газов и др. Когда магма подымается к жерлу снутри вулкана, ее термическое воздействие на горные породы время от времени может быть найдено до того как начнется извержение. Для этого употребляется аэрофотосъемка в чувствительных к температуре инфракрасных лучах. Но приметное повышение температуры горной породы далековато не всегда является предвестником извержения, и эти наблюдения не приносят значимой полезности. Вследствие нагревания магмой может повыситься температура источников и фумарол, при этом этот эффект становится приметным еще ранее, чем потепление пород. Так, извержение вулкана Тааль на Филиппинах в 1965 г. удалось предсказать благодаря тому, что существенно повысилась температура воды в кратерном озере. На этом основании было принято решение о незамедлительной эвакуации обитателей района; погибло всего 190 человек, хотя извержение было очень сильным.
Нагревание приводит также к размагничиванию пород, если температура магнитных минералов превзойдет точку Кюри. Это воздействие можно держать под контролем проведением наземной магнитной съемки. Значимые утраты намагниченности горных пород были зарегистрированы перед извержением вулкана Осима в Стране восходящего солнца, магматический очаг которого размещался относительно неглубоко. На гавайских же вулканах, которые, разумеется, питаются магмой из более глубочайших очагов, магнитных эффектов найдено не было.
Очень возможно, что довольно надежным может быть прогноз, основанный на исследовании состава газов из фумарол. Вулканологической службой Стране восходящего солнца было найдено, что в фумароль-ных газах неких вулканов конкретно перед извержением приметно повышалось содержание хлора и сернистого газа. Хотя на примере других подобных вулканов Стране восходящего солнца данный факт и не подтвердился, но все же он очень увлекателен. Так как поведение газов конкретно связано с механизмом извержения, их исследование, возможно, дозволит выявить надежные способы прогноза.
Перед извержением должны переместиться ввысь миллионы тонн расплавленной породы; разумеется, что для прогноза довольно найти это движение. Фактически это можно выполнить 2-мя способами: измерением маленьких поверхностных смещений и сейсмической регистрацией толчков и сотрясений от глубинных подвижек. Магма появляется в земной коре на значимой глубине, а потом подымается вверх благодаря собственной пониженной плотности по сопоставлению с окружающими более прохладными жесткими породами. Перед самым извержением приближение магмы к земной поверхности вызывает ее региональное воз-дымание и приподнимает купол вулкана. Это можно найти детализированными измерениями превышений и расстояний меж точками на участке поднятия, также определением углов наклона местности. Последняя операция проводится при помощи особенных устройств — наклономеров, которые представляют собой заполненные жидкостью трубки, соединяющие два резервуара. Наклономеры ординарны в воззвании, дешевы, высокочувствительны и позволяют определять изменение углов наклона с погрешностью до одной миллионной толики градуса.
Геологическая служба США тщательно изучает состояние вулкана Килауэа на полуострове Гавайи. Хотя общее поднятие верхушки вулкана не превосходит там 1 м, при наблюдениях в большинстве случаев употребляются наклономеры. В течение 1958 и 1959 г. эти приборы повсевременно регистрировали воздымание поверхности вулкана, предсказывая возможность его извержения в не далеком будущем. В ноябре 1959 г. вправду вышло несколько слабеньких извержений. Но наклономеры продолжали фиксировать непрерывное поднятие земной поверхности, что угрожало новым извержением. Это и случилось: в январе 1960 г. вышло сильное извержение с излиянием огромного количества лавы; воздымание поверхности вулкана закончилось.
Еще одним из последствий восходящего движения магмы в вулкане являются маленькие землетрясения, которые могут быть обнаружены стандартными сейсмографами. Огромное количество слабеньких толчков в течение 16 лет ощущалось в районе вокруг Везувия, и, в конце концов, в 79 г. н. э. вышло ужасное извержение этого вулкана. К огорчению, в то время еще не знали, что повышение частоты толчков — один из более надежных предвестников вулканических извержений.
С помощью сети сейсмографов можно не только лишь найти сотрясения, да и найти их место и глубину зарождения, что очень принципиально, если мы желаем проследить движение магмы ввысь по подводящему каналу вулкана. Пророчество извержений вулкана Асама в Стране восходящего солнца ведется на данный момент по нарастанию частоты толчков на участке в радиусе 1 км от жерла. На вулкане Килауэа за день в среднем отмечается 6 сотрясений грунта, но сначала 1955 г. частота толчков резко возросла, и только за 26 февраля было записанно 600 сотрясений земной поверхности. Гласили, что извержение безизбежно, и вправду, через два денька оно вышло. Да и после чего длилось толчки в недрах под деревней Капохо. Была проведена срочная эвакуация населения, к счастью, своевременная, потому что последовало 2-ое, более сильное и разрушительное, извержение вулкана.
Четкое определение участка, где концентрировались толчки, принесло огромную пользу жителям острова Тристан-да-Кунья в 1961 г. У их не было никаких инструментов. Просто сравнивая силу толчков на обратных концах острова, люди сообразили, что там, где они живут, сотрясения более насыщенные. Население покинуло это место, а скоро началось извержение.
Сочетание контроля за наклоном земной поверхности с сейсмическим контролем может оказать огромную помощь в пророчестве поведения вулкана. Но, к огорчению, в текущее время прогноз вероятен только при условии внедрения дорогостоящих устройств, так как другие способы почти всегда точных результатов не дают. Но единичные приборы тоже не решают задачки. Автоматическая же система, соединенная с радиопередатчиками на каждом потенциально небезопасном вулкане является очень большой роскошью как с практической, так и с экономической точки зрения.
Все же сеть контрольно-измерительных устройств, установленных Геологической службой США на вулкане Килауэа и других гавайских вулканах, указывает, что если опираться на опыт и не плохое познание особенностей вулкана, то прогноз извержений становится задачей полностью разрешимой. В один прекрасный момент вечерком в 1973 г. сотки туристов любовались извержением Мауна-Улу — маленького жерла на склоне вулкана Килауэа. В один момент приборы, находящиеся в вулканологической обсерватории, зарегистрировали сильный толчок. Было отмечено и очередное явление: начало вытекать лавовое озеро Мауна-Улу. Не считая того, наклономеры демонстрировали, что верхушка вулкана Килауэа погружается. Из района срочно было эвакуировано все население, а 4 ч спустя вышло извержение вулкана, которое отрезало бы все пути к отступлению.