Катастрофы: неистовая Земля - Тони Уолтхэм

Самый точный прогноз вулканических извержений, очевидно, можно было бы составить, изучая цикличность вулканической деятельности или анализируя последовательность связанных с нею событий. Но, к сожалению, первый способ редко бывает действенным, поскольку ни один вулкан мира не продемонстрировал до сих пор четко выраженной цикличности извержений. Поэтому время следующего извержения конкретного вулкана трудно предсказать с разбросом менее чем 10 лет. Кроме того, сильные и разрушительные извержения вулкана Ламингтон на Новой Гвинее в 1951 г. и извержение вулкана Безымянный на Камчатке в 1956 г., которые считались потухшими, значительно снизили достоверность прогнозов, сделанных на основании анализа периодичности предыдущих катастроф.

Гораздо большую пользу приносит изучение характера вулканической деятельности в период извержения. Например, из вулкана Парикутин лава всегда начинала истекать через некоторое время после того, как пеплопады достигали максимума и затем внезапно прекращались. Сейчас признается опасность, таящаяся за резким прекращением вулканической деятельности потенциально грозных вулканов, лава которых богата кремнеземом. Примером тому служит вулкан Мон-Пеле. В 1902 г. вулканическая деятельность этого вулкана, казалось, достигла апогея, а затем вдруг резко, хотя и ненадолго, прекратилась. Вулкан словно замер, а тем временем внутри его в течение 4 ч возрастало давление газа. В результате произошло катастрофическое извержение, известное всему миру. Ныне подобное развитие событий послужит сигналом к немедленной эвакуации из данного района, как это было сделано в окрестностях вулкана Суфриер в 1976 г.

При прогнозе вулканических извержений необходимо учитывать и возможное влияние внешних (по отношению к вулкану) процессов. Оказывается, что извержение некоторых вулканов совпадает во времени с климатическими изменениями или с действием земного прилива. Вулкан Пуиеуе в Чили, например, начал извергаться в 1960 г. через 48 ч после того, как произошло сильное землетрясение, эпицентр которого находился на расстоянии 300 км от вулкана. К сожалению, подобные механизмы, приводящие в действие вулканы, до сих пор настолько плохо изучены, что использовать их как критерии прогноза извержений почти невозможно.

В качестве предвестников близкого извержения могут выступать разнообразные признаки: повышение температуры горных пород и природных вод, изменение состава газов и др. Когда магма поднимается к жерлу внутри вулкана, ее тепловое воздействие на горные породы иногда может быть обнаружено прежде, чем начнется извержение. Для этого используется аэрофотосъемка в чувствительных к температуре инфракрасных лучах. Но заметное увеличение температуры горной породы далеко не всегда является предвестником извержения, и эти наблюдения не приносят существенной пользы. Вследствие нагревания магмой может повыситься температура источников и фумарол, причем этот эффект становится заметным гораздо раньше, чем потепление пород. Так, извержение вулкана Тааль на Филиппинах в 1965 г. удалось предсказать благодаря тому, что значительно повысилась температура воды в кратерном озере. На этом основании было принято решение о немедленной эвакуации жителей района; погибло всего 190 человек, хотя извержение было очень сильным.

Нагревание приводит также к размагничиванию пород, если температура магнитных минералов превысит точку Кюри. Это воздействие можно контролировать проведением наземной магнитной съемки. Значительные потери намагниченности горных пород были зарегистрированы перед извержением вулкана Осима в Японии, магматический очаг которого располагался относительно неглубоко. На гавайских же вулканах, которые, очевидно, питаются магмой из более глубоких очагов, магнитных эффектов обнаружено не было.

Весьма вероятно, что достаточно надежным может быть прогноз, основанный на изучении состава газов из фумарол. Вулканологической службой Японии было обнаружено, что в фумароль-ных газах некоторых вулканов непосредственно перед извержением заметно повышалось содержание хлора и сернистого газа. Хотя на примере других аналогичных вулканов Японии этот факт и не подтвердился, но тем не менее он весьма интересен. Поскольку поведение газов непосредственно связано с механизмом извержения, их изучение, вероятно, позволит выявить надежные методы прогноза.

Перед извержением должны переместиться вверх миллионы тонн расплавленной породы; очевидно, что для прогноза достаточно обнаружить это движение. Практически это можно осуществить двумя путями: измерением небольших поверхностных смещений и сейсмической регистрацией толчков и сотрясений от глубинных подвижек. Магма образуется в земной коре на значительной глубине, а затем движется вверх благодаря своей пониженной плотности по сравнению с окружающими более холодными твердыми породами. Перед самым извержением приближение магмы к земной поверхности вызывает ее региональное воз-дымание и приподнимает купол вулкана. Это можно обнаружить детальными измерениями превышений и расстояний между точками на участке поднятия, а также определением углов наклона местности. Последняя операция проводится с помощью особых приборов — наклономеров, которые представляют собой заполненные жидкостью трубки, соединяющие два резервуара. Наклономеры просты в обращении, дешевы, высокочувствительны и позволяют определять изменение углов наклона с погрешностью до одной миллионной доли градуса.

Геологическая служба США подробно изучает состояние вулкана Килауэа на острове Гавайи. Хотя общее поднятие вершины вулкана не превышает там 1 м, при наблюдениях чаще всего используются наклономеры. В течение 1958 и 1959 г. эти приборы постоянно регистрировали воздымание поверхности вулкана, предсказывая возможность его извержения в ближайшем будущем. В ноябре 1959 г. действительно произошло несколько слабых извержений. Однако наклономеры продолжали фиксировать непрерывное поднятие земной поверхности, что грозило новым извержением. Это и случилось: в январе 1960 г. произошло сильное извержение с излиянием большого количества лавы; воздымание поверхности вулкана прекратилось.

Еще одним из последствий восходящего движения магмы в вулкане являются мелкие землетрясения, которые могут быть обнаружены стандартными сейсмографами. Множество слабых толчков в течение 16 лет ощущалось в районе вокруг Везувия, и, наконец, в 79 г. н. э. произошло ужасное извержение этого вулкана. К сожалению, в то время еще не знали, что увеличение частоты толчков — один из наиболее надежных предвестников вулканических извержений.

При помощи сети сейсмографов можно не только обнаружить сотрясения, но и определить их место и глубину зарождения, что очень важно, если мы хотим проследить движение магмы вверх по подводящему каналу вулкана. Предсказание извержений вулкана Асама в Японии ведется сейчас по нарастанию частоты толчков на участке в радиусе 1 км от жерла. На вулкане Килауэа за сутки в среднем отмечается шесть сотрясений грунта, но в начале 1955 г. частота толчков резко возросла, и только за 26 февраля было зарегистрировано 600 сотрясений земной поверхности. Говорили, что извержение неизбежно, и действительно, через два дня оно произошло. Но и после этого продолжались толчки в недрах под деревней Капохо. Была проведена срочная эвакуация населения, к счастью, своевременная, так как последовало второе, более сильное и разрушительное, извержение вулкана.

Точное определение участка, где концентрировались толчки, принесло большую пользу жителям острова Тристан-да-Кунья в 1961 г. У них не было никаких инструментов. Просто сравнивая силу толчков на противоположных концах острова, люди поняли, что там, где они живут, сотрясения более интенсивные. Население покинуло это место, а вскоре началось извержение.

Сочетание контроля за наклоном земной поверхности с сейсмическим контролем может оказать большую помощь в предсказании поведения вулкана. Но, к сожалению, в настоящее время прогноз возможен лишь при условии применения дорогостоящих приборов, поскольку другие методы в большинстве случаев четких результатов не дают. Но единичные приборы тоже не решают задачи. Автоматизированная же система, соединенная с радиопередатчиками на каждом потенциально опасном вулкане является слишком большой роскошью как с практической, так и с экономической точки зрения.

Тем не менее сеть контрольно-измерительных устройств, установленных Геологической службой США на вулкане Килауэа и других гавайских вулканах, показывает, что если опираться на опыт и хорошее знание особенностей вулкана, то прогноз извержений становится задачей вполне разрешимой. Однажды вечером в 1973 г. сотни туристов любовались извержением Мауна-Улу — небольшого жерла на склоне вулкана Килауэа. Внезапно приборы, находящиеся в вулканологической обсерватории, зарегистрировали сильный толчок. Было отмечено и еще одно явление: начало вытекать лавовое озеро Мауна-Улу. Кроме того, наклономеры показывали, что вершина вулкана Килауэа погружается. Из района срочно было эвакуировано все население, а 4 ч спустя произошло извержение вулкана, которое отрезало бы все пути к отступлению.