Классификация вулканов по характеру деятельности

Распространение вулканов. Нет на Земле района, который когда-либо в прошлом не был ареной вулканической деятельности. Сейчас вулканизм наблюдается лишь в некоторых географических областях, в определенных геологических условиях и приурочен к срединно-океаническим хребтам и активным континентальным окраинам. Подавляющее большинство действующих и недавно потухших вулканов сосредоточено в поясе, окружающем Тихий океан (Тихоокеанское «огненное кольцо» (см. выше). Одно из ответвлений этого кольца протягивается на восток через Индонезию в район, где горы южной Азии присоединяются к структурам Тихоокеанского кольца. Петля, образованная вулканами на Малых Антильских островах, считается выступом Тихоокеанского пояса. Около 75% действующих вулканов расположены в Тихоокеанском кольце и 14% – в одной только Индонезии.

Группы действующих вулканов находятся в Средиземноморье, на севере Малой Азии, в районе Красного моря и в Центральной Африке. Классические вулканы Средиземноморья расположены в основном в Италии.

Только 17% известных действующих вулканов находятся в океанических бассейнах, 83% сосредоточено на континентах.

Поражающие факторы и их последствия.Основные поражающие факторы – лавовые фонтаны, потоки горячей лавы и вулканической грязи, выпадение тефры, раскаленные вулканические газы, вулканические наводнения, палящая вулканическая туча.

Лавовые потоки – это расплавленные горные породы с температурой 900-1000°С. Скорость потока зависит от уклона конуса вулкана, степени вязкости лавы и её количества. Диапазон скоростей довольно широк: от нескольких сантиметров да нескольких десятков километров в час. В отдельных, наиболее опасных случаях она достигает 100 км/ч, но чаще всего не превышает 1 км/ч. Гибель людей непосредственно от лавовых потоков наблюдалась редко, так как большинство потоков движется медленно, и всегда есть возможность людей эвакуировать. Но под лавовыми потоками могут быть погребены города и сельскохозяйственные земли. В 1928 году под лавовыми потоками вулкана Этна был погребен город Маскалли, а в 1969 г. – часть Катании. Лавовые потоки, излившиеся на снег или лед, могут породить водные и грязевые потоки. Кроме того, они могут явиться причиной возникновения лесных и степных пожаров.

Тефра состоит из фрагментов застывшей лавы. Наиболее крупные называются вулканическими бомбами, более мелкие – вулканическим песком, а мельчайшие – пеплом.

Падение глыб и «бомб» происходит только на склонах вулкана и в его ближайших окрестностях, а наибольший ущерб вызывается гораздо боле обширным по территории выпадением пепла. Площадь, покрываемая пеплом, зависит от силы и направления ветра в период извержения. Поскольку большинство извержений продолжается менее месяца, а направление ветра меняется незначительно, пепел преимущественно откладывается в каком-либо одном секторе, отходящем от вулкана. Но иногда, поднятый высоко в стратосферу ветром, пепел переносится на огромные расстояния (пепел, образовавшийся при извержении вулкана Гекла в Исландии в 1997 году, выпал в Шотландии и Финляндии). Толщина слоя пепла может достигать 0,25 м на площади несколько десятков квадратных километров и более, нарушая сложившуюся систему землепользования, губя растительность, посевы и пастбища, загрязняя источники воды, забивая стоки и вызывая наводнение. Под тяжестью пепла могут рухнуть крыши домов. Страдают от пепла и животные. Травоядные животные умирают частично от голода, а частично вследствие засорения их пищеварительной системы при поедании покрытой пеплом травы. Относительно небольшое количество пепла могут вызвать стачивание зубов у жвачных животных. Вулканический пепел бывает иногда ядовитым, что связано с привнесением малых химических элементов, которые губительно воздействуют на животных и людей. Известны случаи болезни и гибели скота от фтора, кобальта, содержащихся в пепле.

Грязевые потоки после тефры являются главным элементом опасности. Они представляют смесь твердых горячих и холодных обломков с водой, стекающую вниз по склону под действием силы тяжести. Скорость их доходит до 90 км/час. Причиной их возникновения – изобилие рыхлых обломков горных пород на склонах. Накопление слоев пепла на склонах вулкана приводит к тому, что под действием тепла снег и лед тают. Насыщение пород и пепла водой и ее избыток приводит к смещению и стеканию рыхлых влажных масс по склону вниз. Грязевые потоки могут образоваться в результате сильных дождей. Такие потоки обладают значительной плотностью и могут во время движения увлекать за собой крупные глыбы, что увеличивает их опасность. Грязевые потоки могут затоплять города, сельскохозяйственные угодья, прорывать плотины и быть источниками катастрофических наводнений. Из-за большой скорости движения затрудняются проведение спасательных работ и эвакуация населения.

Палящая вулканическая туча сопровождает извержение вулканов типа «Мон-Пеле» и представляет собой смесь раскаленных газов и тефры (газово-пепловая лавина). Ее поражающее действие обусловлено возникновением ударной волны (сильным ветром), распространяющейся со скоростью до 40 км/ч, и валом жара с температурой до 1000°С. Громадная сверкающая туча газа и пепла на своем пути уничтожает строения, растительный покров, вызывая пожары. Люди испытывают при этом жар и удушье. Причина смерти людей – вдыхание раскаленного газа. Тела их обожжены. Увечья похожи на те, которые бывают при резком нагреве до такой температуры, когда вода в человеческом организме превращается в пар, но ткани не воспламенены. Известно, что из-за такой лавины в 1902 году погибло свыше 30 тысяч жителей города Сен-Пьер на Мартинике.

Вулканические газы. Извержение всегда сопровождается выделением газов в смеси с водяными парами. Среди летучих продуктов вулканов преобладают углекислый и угарный газы, сера, водород, сероводород, аммиак, метан, хлор, хлористый водород, фтористый водород и ряд других. Выделение этих газов может продолжаться очень долго даже после того, как вулкан перестал выбрасывать лаву и пепел. Кислотные газы вредны не только для людей, но и для растительности, вызывают коррозию металлов. Страдают посевы, телефонные провода, металлические изделия и оборудование. Тяжелые газы могут скапливаться в пониженных местах, вызывая гибель птиц и зверей. При извержении вулкана Лаки в Исландии в 1783 году выделилось очень много сернистых газов, что привело к гибели посевов, пастбищ, крупного рогатого скота, вызвало голод в стране.

Вулканические наводнения. При таянии ледников во время извержений может очень быстро образоваться огромное количество воды, что приводит к наводнениям.

Волна взрыва, характерная для эксплозивных (взрывных) вулканов, может инициировать оползни, обвалы, лавины, а на морях и океанах – цунами.

В вулканических районах значительную опасность представляют вызванные извержениями селевые грязекаменные потоки – лахары. Именно они несут основную ответственность за гибель людей. Селевые потоки на склонах вулканических конусов формируются: при излиянии кратерных озер, при стремительном таянии льда и снега во время извержения, при переходе палящих лавин, состоящих из подвижной смеси обломочного материала и раскаленных газов, в лахары, при выпадении интенсивных дождей, в результате выброса пепла во время дождей.

Современная вулканическая деятельность в нашей стране, вызывающая стихийные бедствия, зарегистрирована на Дальнем Востоке, Камчатке и Курильских островах.

Прогнозирование времени, места и силы ожидаемого извержения затруднено, а статистической информации, на основе которой можно предсказать вероятность активизации, как правило, недостаточно. Признаки активизации вулканической деятельности: сейсмические толчки, появление гармонического дрожания на сейсмографе – характерны для начала извержения. Предзнаменованием активизации вулканической деятельности являются многочисленные землетрясения различной силы.

Защитные и профилактические мероприятиявключают прежде всего систему оповещения населения, единовременную или поэтапную эвакуацию населения. Для защиты от лавовых потоков применяют строительство искусственных каналов для отведения потоков лавы в определенное русло, дамб, отводящих потоки лавы от населенных пунктов, охлаждение водой края лавового потока, бомбардировка лавового потока для увеличения перемешивания лавы с землей и превращения ее в менее жидкую. Меры борьбы с разрушительной деятельностью грязевых потоков включают строительство барьеров, водохранилищ и искусственных убежищ. Мерой защиты от раскаленных лавин служит предупреждение и эвакуация людей с территорий, находящихся под угрозой.

Действия населения. Жители, примыкающих к вулканам территорий, должны иметь запас питьевой воды, так как поверхностная вода может быть засорена пеплом. Вдыхание пепла может предотвратить простая противопыльная маска. Люди, вынужденные находиться в вулканическом дыму, могут воспользоваться противогазом, а при его отсутствии можно защитить рот и нос куском влажной ткани. Фильтрующие свойства ее возрастут, если смочить ткань в слабом растворе уксуса или мочи. В случаях, когда тяжелые газы скапливаются в понижениях рельефа, противогаз и мокрая ткань не помогут, так как в такой газовой смеси содержится недостаточно воздуха. Необходимо применять изолирующие дыхательные аппараты.

Взрыв вулкана Кракатау. Произошел в Зондском архипелаге в 1883 году оставил многочисленные свидетельства. До извержения это был небольшой архипелаг островов, самым крупным из которых был Кракатау размером 9 5 км. Большая часть прежнего вулканического острова была уничтожена – на его месте возникла впадина диаметром 10 км. Сохранилась лишь половина вулканического конуса. Из земных недр было выброшено и поднято на высоту от 2-3 до 70 км вместе с газами 18 км3 пепла, который рассеялся на площади около миллиона км2.. Громадные массы пепла, пемзы, шлаков и тягучей грязи устремились в Зондский пролив. Густые тучи пепла покрыли окружающее пространство. Вызванные взрывом морские волны поднимались на высоту до 30 м и распространились по всему Индийскому океану, вызывая разрушение на его берегах. Волнение распространилось также и по Тихому океану и достигло западных берегов Америки. Грохот взрыва был слышен на расстоянии 2-5 тыс. км от Кракатау: в городе Маниле, в центральной Австралии, на острове Мадагаскар..

В атмосфере также происходили бурные изменения. Вблизи Кракатау свирепствовали сильные ураганы. Образовавшаяся при взрыве воздушная волна обошла земной шар трижды, что зафиксировали барометрические наблюдения. С извержением вулкана Кракатау связана своеобразная зеленая окраска солнца, появившаяся вскоре после извержения. Ее объясняли скоплением мельчайших частиц вулканического пепла, которые носились в верхних слоях атмосферы. Во многих местах Европы через некоторое время вместе с дождем выпадал пепел. Исследования показали, что он состоит из тех же частиц, что и пепел в Кракатау.

По официальным данным, погибло приблизительно 40 тыс. человек. На сохранившихся от взрыва «обломках» архипелага было уничтожено все живое. Если бы на Кракатау и были жители, то в этот страшный день не уцелел бы ни один человек, так как даже на острове Себеси, лежащем на расстоянии 20 км от вулкана, погибло все население. Богатая тропическая растительность исчезла бесследно везде. Земля была совершенно голой; серая грязь и продукты извержений, вырванные с корнями деревья, остатки зданий трупы людей и животных усеяли ее. Несколько лет острова архипелага оставались безжизненными. Постепенно оставшиеся острова стали заселяться растениям, насекомыми, животными.

Извержение вулкана Келуд. Слово «лахар» индонезийского происхождения. Грязекаменные потоки представляют типичное стихийное природное бедствие, с которым приходится постоянно сталкиваться населению на Малайском архипелаге. Яванский вулкан Келуд (1731 м) с помощью своего кратерного озера породил за 100 лет 27 лахаров. Широко известны события, развернувшиеся при извержении в ночь с 19 на 20 мая 1919 года, когда 38 млн. м³ воды буквально вышвырнуло на склоны вулкана. Горячие лахары устремились в долину и покрыли грязекаменной массой 131 км², разрушив частично или полностью 104 селения. Стихия буйствовала каких-то 45 минут, но унесла за это время 5110 человеческих жизней. Расстояние в 16 км между точкой, расположенной ниже кратера на высоте 450 км и городом Блитаром, поток преодолел за 15 минут, что соответствует средней скорости 18 м/с. В Блитаре глубина потока достигала 2,5 м. В 20-километровой полосе, захваченной потоком, оказались Блитар и местность к северо-западу от него. Ширина отдельных грязевых рек была более 4 км, длина – до 38 км. Объем отложений оценивается приближенно 40-100 млн . м³. Один из лахаров глубиной 25 м прошел путь 31 км и покрыл селевой массой 45 км2.

Оползни

Тогда те, кто наблюдал со сторон, увидели, как вся верхняя часть горы, внезапно оторвалась от склона. Лес на ней, прежде чем быть проглоченным провалом, полег, словно пшеница на ветру. Деревья сбились в кучу подобно стаду баранов. Весь склон находился в движении – все неслось вниз. Лавина стремительно мчалась вниз, пока не достигла карьера. Тут ее верхняя часть устремилась вперед уже по горизонтали и прямо через долину понеслась на Дюниберг… Косой удар – и вся масса повернула вниз, на ровное плодородное дно долины, которое за считанные секунды оказалось заваленным… Все, кто находился на склонах, были тут же погребены, как муравьи...

Неспокойный ландшафт, 1981

Оползни – это скользящее движение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести, которое происходит в результате образования трещин отрыва на границе движущейся массы.Эти движения включают как механизм оползания, так и механизм течения. Образуются оползни на склонах в различных породах в результате нарушения их равновесия или ослабления прочности. Склон представляет динамическую систему, обладающую характерными чертами, которая находится под воздействием климатических, тектонических, гравитационных, биотических сил и грунтовых вод, меняющихся во времени и по степени активности. Взаимодействие этих переменных факторов со склоновым материалом обусловливает процессы массового движения (течения и оползания) грунтов. Вызываются они как естественными, так и искусственными (антропогенными) причинами. К естественным относятся увеличение крутизны склона в результате подмыва склона, ослабление прочности пород при выветривании и переувлажнении осадками или подземными водами, сейсмические толчки и тектонические движения. Искусственными являются хозяйственная деятельность, проводимая без учета геологических условий местности, а именно подрезка и разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразумным ведением сельского хозяйства на склонах; перегрузка верхней части склона, изменение гидрогеологических условий. Согласно международной статистике до 80% современных оползней связано с деятельностью человека. Подавляющее большинство их (90%) происходит в горах на высоте от 1000 до 1700 м.

Оползни могут происходить на всех склонах, начиная с крутизны 19°. Однако на глинистых грунтах они случаются и при крутизне склона 5°-7° при наличии избыточного увлажнения пород. Сходят они в любое время года, но большей частью в весенне-летний период. Оползень возникает тогда, когда направленная вдоль склона составляющая сил действующих на массу рыхлого грунта, больше прочности материала. Увеличение силы, вызывающей обрушение, может быть обусловлено или возрастанием массы материала, или увеличением ускорения. Последнее может быть произойти либо в процессе эрозии основания склона (подмыв), либо путем добавления материала у вершины склона (например, в результате человеческой деятельности). Возрастание массы породы может произойти в результате отложения материала либо проникновения воды (дожди). Таким образом, основными причинами оползней являются подмыв подножий склонов в результате наводнений или дождей, перенасыщенность склоновых пород водой в результате обильных дождей или интенсивного таяния снега, деятельность человека (прокладка дорог, строительство плотин, водохранилищ).

Классификация. Классифицируются оползни по масштабам явления, по глубине залегания, скорости движения и активности, механизму процесса, мощности и месту образования. По механизму оползневого процесса выделяют типы оползней: сдвига; выдавливания; вязкопластичные оползни; гидродинамического выноса; внезапного разжижения и оползни сложного механизма. По глубине залегания поверхности скольжения различают оползни: поверхностные – не глубже 1 м, мелкие – до 5 м, глубокие – до 20 м, очень глубокие – свыше 20 м. По мощности вовлекаемой в процесс массы горных пород оползни распределяют на группы: малые – до 10 тыс. м³; средние – от 11 до 100 тыс. м³; крупные – от 101 до 1000 тыс. м³; очень крупные – свыше 1000 тыс. м³. По скорости движения оползни бывают быстрые или обвалы (секунды, минуты), средней скорости (минуты, часы), медленные (дни, годы) (табл. 5).

Распространение. Пространственно-географическое распределение оползней и сопутствующих им явлений обусловлено геологическими, геоморфологическими, гидрогеологическими, сейсмотектоническими, климатическими и гидрометеорологическими особенностями территории страны. Оползни имеют место по берегам крупных рек Волги и Днепра и Черного моря, в Карпатах, Крыму, на Северном Кавказе, в Закавказье, Восточной Сибири, в Средней Азии. Многочисленные оползни происходили и происходят во многих районах Среднего Поволжья (Нижний Новгород, Ульяновск, Саратов). Отдельные оползневые участки известны в низовьях Камы, Печоры, на Москве-реке.

Таблица 5