Вулканы

Вулканы центральных частей континентов

Они представляют относительно редкое явление. Наиболее яркое проявление современный вулканизм получил в Африке. В районе, прилегающем к Гвинейскому заливу, возвышается крупный стратовулкан Камерун, последнее его извержение было в 1959 г. В Сахаре на вулканическом нагорье Тибести располагаются вулканы с огромными кальдерами (13-14 км.), в которых находится по несколько конусов и выходы вулканических газов и горячих источников. В Восточной Африке проходит известная система глубинных разломов (рифтовая структура), протягивающаяся на 3,5 тыс. км от устья Замбези на юге до Сомали на севере, с которой и связана вулканическая деятельность. Среди многочисленных потухших вулканов есть действующие вулканы в горах Вирунга (район оз. Киву). Особенно известны вулканы в Танзании и Кении. Здесь находятся действующие крупные вулканы Африки : Меру с кальдерой и соммой; Килиманджаро, конус которого достигает высоты 5895 м. (высшая точка Африки); Кения к востоку от оз. Виктория. Ряд действующих вулканов расположен параллельно Красному морю и непосредственно в самом море. Что же касается самого моря то в его разломах выходит на поверхность базальтовая лава, что является признаком уже океанической коры которая здесь уже сформировалась.

В пределах Западной Европы действующих вулканов нет. Потухшие вулканы имеются во многих странах Западной Европы – во Франции, в Прирейнском районе Германии и других странах. В ряде случаев с ними связаны выходы минеральных источников. 

4. Влияние суперизвержения на  цивилизацию.

Региональные и глобальные последствия выпадения пепла и аэрозольных облаков на климат, сельское хозяйство, здоровье и транспорт будут серьёзным вызовом для современной цивилизации. Главным эффектом для цивилизации будет коллапс сельского хозяйства в результате потери одного или нескольких сезонов плодоношения.

За этим последует голод, распространение инфекционных заболеваний, разрушение инфраструктуры, социальные и политические беспорядки и конфликты. Предсказания относительно вулканической зимы говорят о глобальном охлаждении на 3-5°C на несколько лет и региональных похолоданиях вплоть до 15°C.

Это может опустошить крупнейшие сельскохозяйственные регионы мира. Например, азиатский урожай риса будет уничтожен одной ночью с заморозками в течение сезона роста урожая. В умеренных регионах, где выращивается зерно, падение средней местной температуры на 2-3°C уничтожит производство пшеницы, а падение на 3-4°C остановит всё производство зерновых в Канаде. Урожаи на американском Среднем Западе и на Украине будут серьёзно повреждены падением температуры.

  Жёсткие погодные условия затруднят  глобальную транспортировку продуктов  питания и других товаров. Таким  образом, сверхизвержение может  повредить глобальное сельское  хозяйство, приведя к голоду и, возможно, к пандемиям.

Более того, большие вулканические извержения могут привести к долгосрочным климатическим переменам посредством эффектов с положительной обратной связью, таких как охлаждение поверхности океанов, образование морского льда или увеличения наземного льда удлиняя восстановление после «вулканической зимы». Результатом может быть широкое распространение голода, эпидемий, социальных беспорядков, финансовый коллапс, и серьёзный ущерб для основ цивилизации.

Одним из способов смягчение последствий было бы накопление всемирных запасов продовольствия. С учётом естественных превратностей климатических перемен, когда запасы зерна падают меньше чем 15 % от потребления, то становятся более вероятными местные нехватки, всемирные скачки цен и отдельные эпизоды голода. Таким образом, минимальный всемирный уровень доступных запасов зерна около 15% от глобальных потребностей должен поддерживаться в качестве страховки от погодовых флюктуаций продукции по причине климатических и социо-экономических нарушений.

Время и магнитуду вулканических извержении, однако, трудно предсказать. Стратегии предсказания включают (1) распознавание паттернов извержений конкретных вулканов, (2) анализ предвестников различного рода; (3) анализ регионального и глобального распределения извержений в пространстве и времени, и (4) теоретические предсказания, основанные на поведении материалов. Хотя значительный прогресс был сделан в краткосрочном предсказании извержений, ни один метод не оказался достаточно успешным в предсказании времени и, что более важно, магнитуды извержения или концентрации в магме и количества выброса серы.

Современные технологии, включающие непрерывный спутниковый мониторинг газовых выбросов, термальных аномалий и деформаций грунта обещает улучшение прогнозирования и конкретное предсказание вулканических событий, но эффективность этих технологий в значительной степени ещё не подтверждена.

Например, несмотря на то, что у нас есть 2000 лет наблюдений вулкана Везувий, и длительная история его мониторинга и научных исследований, предсказание магнитуды и времени следующего крупного извержения остается проблемой. Для больших, формирующих кальдеру извержений, которые не имели места в исторически известное время, у нас мало значимых наблюдений, на которых можно обосновать предсказания или дать более длинные прогнозы.

Шансы обнаружения подходящего для коммуникации разума в Галактике часто представляются как комбинация релевантных факторов, называемая уравнением Дрейка, которое может быть записано как:

N = R*fpnefififcL 

Где N – это число цивилизаций, способных к коммуникации в Галактике, R* - это средняя в течение времени ее существования частота формирования звёзд в Галактике, fp - доля звёзд с планетарными системами; ne – среднее число планет среди таких систем, которые пригодны для жизни, fj – доля тех планет, на которых возникла жизнь, fi – доля планет, на которых развилась разумная жизнь, fc - это доля планет, на которых разумная жизнь достигла коммуникативной фазы и L – означает среднее время существования такой технологической цивилизации.

Хотя уравнение Дрейка полезно для организации разных факторов, которые считаются важными для возникновения внеземного интеллекта, реальная оценка величин, входящих в уравнение, - трудна. Только R* хорошо известно и составляет 10 звёзд в год. Оценки N широко разнятся от 0 до более чем 10**8 цивилизаций.

Недавно было доказано, что fc and L ограничены в частности, частотой кометных и астероидных столкновений, которые могут оказаться катастрофическими для технологической цивилизации. Современная человеческая цивилизация, в значительной степени зависящая от ежегодных урожаев, уязвима к «импактной зиме», которая может возникнуть благодаря выброшенной в стратосферу пыли при падении астероидов более 1 км. в диаметре. Такой импакт высвободит примерно 1O5-1O6 Mt тротилового эквивалента энергии, создаст кратер 20-40 км диаметром и создаст глобальное облако массой 1000 МТ субмикронной пыли. Таким образом, цивилизация должна успевать развить технологию и науку, необходимую для обнаружения и отражения угрожающих астероидов и комет на временных масштабах более коротких, чем типичные промежутки времени между катастрофическими событиями.

Недавний рост осознания импактной угрозы для цивилизации привёл к исследованию возможностей обнаружения, отклонения и разрушения астероидов и комет, которые угрожают Земле. Технологии планетарной защиты были признаны сущностно важными для долговременного выживания человеческой цивилизации на Земле.

Жёсткие климатические и экологические эффекты, предсказываемые для взрывных сверхизвержений, поставили вопрос об их последствиях для цивилизации на Земле и на других землеподобных планетах, которые могут иметь разумную жизнь. Предполагается, что глобальные климатические эффекты сверхизвержений вроде Тобы могут быть эквивалентны эффектам от падения астероида диаметром в 1 км. Высокодисперсная вулканическая пыль и аэрозоли серной кислоты имеют оптический свойства, похожие на свойства субмикронной пыли, создаваемой импактами, и эффекты в отношении атмосферной прозрачности будут подобными. Вулканические аэрозоли, однако, имеют большее время выпадения, порядка нескольких лет, в сравнении с несколькими месяцами для мелкодисперсной пыли, так что мощное извержение может иметь более длительные эффекты на глобальный климат, чем импакт, производящий равное количество выбросов в атмосферу.

Оценка частоты больших вулканических извержений, которые могут вызвать условия «вулканической зимы», предполагают, что они происходят в среднем раз в 50 000 лет. Это по крайней мере в два раза чаще, чем столкновения с кометами и астероидами, которые могут вызвать охлаждения климата сопоставимой силы. Более того, предсказание или предотвращение вулканической климатической катастрофы может быть гораздо более трудным, чем обнаружение и отклонение астероидов и комет. Эти соображения означают, что вулканические суперизвержения представляют реальную угрозу для цивилизации, и необходимы серьёзные усилия для предсказания и предотвращения вулканических климатических катастроф. 

Вот уже несколько десятков тысяч лет как такой фактор, как вязкость горных, твердых пород, которые окружают магматическую камеру, способствует постоянному повышению глубинного давления, что и приподнимает сам потолок камеры вверх до тех пор, пока все присутствующие линии напряжения в породе не взрывают вулканическую кальдеру.

На этот счет высказался автор известной публикации Патриция Грегг из университета штата Орегон: «Для того, чтобы полностью вообразить себе то, как взрывается вулканическая кальдера, можно представить себе образование трещин при выпекании на корочке хлеба». «Трещины на магматической камере имеют своей целью снимать повышающееся давление, которое возникает от сдавливания камеры в самой глубине породы».

«Не важно, сколько времени пройдет, но трещины все-равно разрастаются, и постоянно направляются вниз к самому ядру магматической камеры. Если это большой вулкан, то такие трещины, проникая очень глубоко в породу, вполне могут нанести разрушение стенам камеры той силы, которая и вызовет коллапс верхнего купола и немалое извержение».

Если извержения обычных вулканов проходят практически незаметно, то извержения супервулканов вполне способны негативно воздействовать и на глобальный климат планеты, способствуя различным катаклизмам (например, ледниковый период).

Два миллиона лет назад произошло самое огромное по своим масштабам извержение вулкана, который находится в Хребте Гекльберри (Йеллоустоунский парк). Если сравнить это извержение с извержением вулкана Святой Елены, который произошел в 1980 году, то можно с уверенностью сказать, что вулкан в Гельберри в пару тысяч раз превысил силу недавнего извержения. В мире есть следы и иных супер-извержений – в Новой Зеландии, Японии, Андах и на Суматре.

Патриция Грегг считает, что такие супер-извержения можно считать одной из худших природных катастроф, которые только могут подвергнуть опасности нашу землю. «Они по мере разрушения идут сразу же после столкновения с метеоритом». «Те большие объёмы породы, которые выбрасываются при извержении в воздух, способны полностью уничтожать среду и создают собой газовые облака, которые многие годы могут покрывать Землю».

Самые первые модели основывали свои достижения на внутреннем импульсе камеры, но так, как отсутствовали все видимые доказательства такой теории, то есть повод считать, что триггер находится непосредственно над камерой вулкана.

«Ошибка многих ученых в том, что они имели дело с обычными моделями мелких вулканов, пытаясь масштабировать их до размера супер-вулкана. А надо было работать с моделями супер-вулканов», делится своим мнением соавтор научной публикации Шанака де Сильва.

«Те наши сотрудники, которые изучали такие феномены, хорошо знают, что похожие супер-извержения – это далеко не увеличенные извержения Горы Мазамас или вулкана Кракатау, так как в этом случае мы имеем не линейную зависимость. Это же подтверждают и многолетние наблюдения».

К счастью, для того, чтобы появилась настолько масштабная магматическая структура, необходимы специальные условия. Именно это и объясняет столь редкие случаи такой природной катастрофы.

Если извержение все же произошло, то оно может подпитываться огромнейшими лавовыми запасами приблизительно в 15 тысяч кубических километров. Дело усложняет еще и то, что , постоянные прорывы магмы из нижних слоев способны значительно размягчать окружающую породу и расширять камеру.

Что касается меньших вулканических камер, то они могут выкидывать лаву несколько чаще до полного достижения наивысшей степени давления.

Хотя в мире и ширятся слухи о возможном супер-извержении в Йеллоустоуне, но ученые это легко опровергают, хотя там и имеется постоянная слабая вулканическая активность.

«Сейчас высота поднятия поверхности в Йеллоустоунском парке составляет не больше нескольких миллиметров», делится с читателями Патриция Грегг. «В тот же момент, когда произошло супер-извержение в Хребте Гекльберри, поднятие уровня земли всего йеллоустоунского парка имело не меньше сотни метров, а то и приблизительно километра».

5. Вулканическая опасность.

Извержения вулканов угрожают жизни людей и наносят материальный ущерб. После 1600 в результате извержений и связанных с ними селей и цунами погибло 168 тыс. человек, жертвами болезней и голода, возникших после извержений, стали 95 тыс. человек. Вследствие извержения вулкана Монтань-Пеле в 1902 погибло 30 тыс. человек. В результате схода селей с вулкана Руис в Колумбии в 1985 погибли 20 тыс. человек. Извержение вулкана Кракатау в 1883 привело к образованию цунами, унесшего жизни 36 тыс. человек. Характер опасности зависит от действия разных факторов. Лавовые потоки разрушают здания, перекрывают дороги и сельскохозяйственные земли, которые на много столетий исключаются из хозяйственного использования, пока в результате процессов выветривания не сформируется новая почва. Темпы выветривания зависят от количества атмосферных осадков, температурного режима, условий стока и характера поверхности. Так, например, на более увлажненных склонах вулкана Этна в Италии земледелие на лавовых потоках возобновилось только через 300 лет после извержения. Вследствие вулканических извержений на крышах зданий накапливаются мощные слои пепла, что грозит их обрушением. Попадание в легкие мельчайших частиц пепла приводит к падежу скота. Взвесь пепла в воздухе представляет опасность для автомобильного и воздушного транспорта. Часто на время пеплопадов закрывают аэропорты. Пепловые потоки, представляющие собой раскаленную смесь взвешенного дисперсного материала и вулканических газов, перемещаются с большой скоростью. В результате от ожогов и удушья погибают люди, животные, растения и разрушаются дома. Древнеримские города Помпеи и Геркуланум попали в зону действия таких потоков и были засыпаны пеплом во время извержения вулкана Везувий. Вулканические газы, выделяемые вулканами любого типа, поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично они могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей. Иногда рельеф местности способствует тому, что вулканические газы (сернистый газ, хлористый водород или углекислый газ) распространяются близ поверхности земли, уничтожая растительность или загрязняя воздух в концентрациях, превышающих предельные допустимые нормы. Вулканические газы могут наносить и косвенный вред. Так, содержащиеся в них соединения фтора захватываются пепловыми частицами, а при выпадении последних на земную поверхность заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом могут быть загрязнены открытые источники водоснабжения населения. Огромные разрушения вызывают также грязекаменные потоки и цунами.