Причины извержения вулканов

Вулканом древние римляне именовали бога огня и кузнечного ремесла. В честь него был назван небольшой остров в Тирренском море, вершина которого извергала огонь и облака чёрного дыма. Впоследствии все огнедышащие горы стали называть в честь этого бога.

Точное количество вулканов неизвестно. Это также зависит от определения «вулкана»: например, существуют «вулканические поля», которые составляют сотни отдельных центров извержения, которые все связаны с одной и той же магматической камерой, и что может считаться или не считаться единственным «вулканом». Вероятно, есть миллионы вулканов, которые были активны на протяжении всей жизни Земли. В течение последних 10 000 лет на земле, по данным Смитсоновского института вулканологии, насчитывается около 1500 вулканов, которые, как известно, были активны, а еще большее количество подводных вулканов неизвестно. Существует порядка 600 действующих кратеров, в числе которых 50-70 извергаются ежегодно. Остальные называются потухшими.

Вулканы, как правило, имеют коническую форму с пологой подошвой. Формируются путём образования разломов или смещения земной коры. Когда часть земной верхней мантии или нижней коры тает, образуется магма. Вулкан представляет собой, по существу, отверстие или вентиляционное отверстие, через которое эта магма и растворенные газы, которые она содержит, выходят. Хотя есть несколько факторов, вызывающих вулканическое извержение, преобладают три:

• плавучесть магмы;
• давление из растворенных газов в магме;
• впрыскивание новой партии магмы в уже заполненную магматическую камеру.

Основные процессы

Давайте кратко остановимся на описании этих процессов.

Когда камень внутри Земли плавится, его масса остается неизменной. Увеличивающийся объём создаёт сплав, плотность которого ниже, чем плотность окружающей среды. Затем, в силу своей плавучести, эта более лёгкая магма поднимается к поверхности. Если плотность магмы между зоной ее генерации и поверхностью меньше, чем плотность окружающих и вышележащих пород, магма достигает поверхности и извергается.

Магмы так называемых андезитовых и риолитовых композиций также содержат растворенные летучие вещества, такие как вода, диоксид серы и диоксид углерода. Эксперименты показали, что количество растворенного газа в магме (его растворимость) при атмосферном давлении равно нулю, но увеличивается с увеличением давления.

В андезитовой магме, насыщенной водой, находящейся в шести километрах от поверхности, около 5 % ее веса растворяется в воде. Когда эта лава движется к поверхности, растворимость воды в ней уменьшается, и поэтому избыток влаги отделяется в виде пузырьков. По мере приближения к поверхности все больше и больше жидкости выделяется, тем самым увеличивая соотношение газ-магма в канале. Когда объем пузырьков достигает около 75 процентов, лава распадается на пирокласты (частично расплавленные и твердые фрагменты) и взрывается.

Третий процесс, который вызывает вулканические извержения — это появление новой магмы в очаге, который уже заполнен лавой того же или другого состава. Это смешение заставляет часть лавы в камере двигаться вверх по каналу и извергаться на поверхности.

Хотя вулканологи хорошо знают эти три процесса, они еще не могут предсказать извержение вулкана. Но они добились значительного прогресса в прогнозировании. Оно предполагает вероятный характер и время извержения в контролируемом кратере. Характер выхода лавы основан на анализе доисторического и исторического поведения рассматриваемого вулкана и его продуктов. Например, вулкан, яростно извергающий золу и вулканические селевые потоки (или лахары), вероятно, будет делать то же самое в будущем.

Определение сроков извержения

Определение сроков извержения в контролируемом вулкане зависит от измерения ряда параметров, включая, но, не ограничиваясь ими:

• сейсмическую активность на горе (особенно глубину и частоту вулканических землетрясений);
• деформации грунта (определяемые с помощью наклона и / или GPS и спутниковой интерферометрии);
• выбросы газа (выборка количества газа диоксида серы, испускаемого корреляционным спектрометром или COSPEC).

Превосходный пример успешного прогнозирования произошел в 1991 году. Вулканологи из Геологической службы США точно предсказали 15 июня извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах, что позволило своевременно эвакуировать авиабазу Кларка и спасти тысячи жизней.