СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………...3
1. Стихия вулканов………………………………………………………..5
1.1. Вулканизм…………………………………………………………….5
1.2. Типы
извержений……………………………………………………13
2. Характеристика сейсмических событий……………………………..15
2.1. Виды сейсмических событий……………………………………….15
2.2. Связь
между землетрясениями и извержениями вулканов……….17
Заключение………………………………………………………………18
Литература……………………………………………………………….19
Введение
Поверхность
Земли беспрерывно подвергается атаке глубинных сейсмических толчков. В течение
года происходит свыше 100 тысяч землетрясений. Иными словами, каждые 5 минут
совершается по меньшей мере один подземный удар: Земля как бы беспрерывно
дрожит. Большинство подземных толчков слабы, они не ощущаются людьми и
регистрируются только высокочувствительными приборами - сейсмографами. Но
ежегодно около десяти землетрясений достигают разрушительной силы, а единичные,
особо сильные, приобретают характер тяжелых катастроф.
По статистике,
в мире от землетрясений ежегодно погибает 10 тысяч человек. Во время особенно
сильных бедствий количество жертв измеряется многими десятками и даже сотнями
тысяч: при токийском землетрясении 1923 года погибло 140 тысяч человек;
землетрясение 1737 года в индийском городе Калькутта унесло 300 тысяч человек;
землетрясение 27 июля 1976 года в Китае - от 600 до 700 тысяч жителей;
землетрясение 1556 года в китайской провинции Шаньси уничтожило почти миллион
человек. Правда, это было давно.
Немалую
опасность представляют собой и вулканы. На данный момент известно 516
действующих вулканов. Из 37 вулканов мира, которые в настоящее время считаются
действующими, 29 лежат в так называемом Тихоокеанском огненном поясе.
Стихия
землетрясений и вулканов - самая губительная среди геологических стихий.
Подсчитано, что если в нашем столетии во время извержений вулканов погибло 100
тысяч человек, то землетрясения унесли в 25 раз больше. Вред, приносимый
землетрясениями, измеряется не только числом жертв. При катастрофических
землетрясениях перестраивается рельеф земной поверхности, образуются трещины,
по которым перемещаются блоки земной коры, возникают новые возвышенности и
провалы, изменяется направление рек, разрушаются почти все искусственные
сооружения и постройки. Всем памятны катастрофические землетрясения недавних
лет, они принесли тяжелейшие бедствия в густонаселенные районы Центральной и
Южной Америки, юга Европы, многих стран Западной и Восточной Азии.
Землетрясения большой силы разрушили, как мы уже говорили, Ашхабад, Ташкент,
населенные пункты Туркмении, Таджикистана, Армении, Дагестана, Молдавии, смели
с лица земли поселок Нефтегорск на Сахалине.
1. Стихия вулканов
1.1. Вулканизм
По современным представлениям, вулканизм является внешней,
так называемой эффузивной формой магматизма - процесса, связанного с движением
магмы из недр Земли к ее поверхности. На глубине от 50 до 350км, в толще нашей
планеты образуются очаги расплавленного вещества - магмы. По участкам дробления
и разломов земной коры, магма поднимается и изливается на поверхность в виде
лавы (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов,
которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу.
При этих излияниях магмы на поверхность и образуются
вулканы.
Вулканы бывают трех типов:
1. Площадные вулканы.
В настоящее время такие вулканы не встречаются, или
можно сказать не существуют. Так как эти вулканы приурочены к выходу большого
количества лавы на поверхность большой площади; т.е. отсюда мы видим, что они
существовали на ранних этапах развития земли, когда земная кора была довольно
тонкой и на отдельных участках она могла целиком быть расплавленной.
2. Трещинные вулканы.
Они проявляются в излиянии лавы на земную поверхность
по крупным трещинам или расколам. В отдельные отрезки времени, в основном на
доисторическом этапе, этот тип вулканизма достигал довольно широких масштабов,
в результате чего на поверхность Земли выносилось огромное количество вулканического
материала - лавы. Мощные поля известны в Индии на плато Декан, где они
покрывали площадь в 5.105 км2 при средней мощности от 1 до 3км. Также известны
на северо-западе США, в Сибири. В те времена базальтовые породы трещинных
излияний были обеднены кремнеземом (около 50%) и обогащены двухвалентным
железом (8-12%). Лавы подвижные, жидкие, и поэтому прослеживались на десятки
километров от места своего излияния. Мощность отдельных потоков была 5-15м. В
США, также как и в Индии накапливались многокилометровые толщи, это происходило
постепенно, пласт за пластом, в течении многих лет. Такие плоские лавовые
образования с характерной ступенчатой формой рельефа получили название
платобазальтов или траппов.
В настоящее время трещинный вулканизм распространен в
Исландии ( вулкан Лаки ), на Камчатке ( вулкан Толбачинский ), и на одном из
островов Новой Зеландии. Наиболее крупное извержение лавы на острове Исландия
вдоль гигантской трещины Лаки, длиной 30 км, произошло в 1783 г., когда лава в течении двух месяцев поступала на дневную поверхность. За это время излилось
12км 3 базальтовой лавы, которая затопила почти 915км2 прилегающей низменности
слоем мощностью в 170м. Сходное извержение наблюдалось в 1886г. на одном из
островов Новой Зеландии. В течении двух часов на отрезке 30км действовала 12 небольших
кратеров диаметром в несколько сотен метров. Извержение сопровождалось взрывами
и выбросом пепла, который покрыл площадь в 10 тыс.км2 , около
трещины мощность покрова достигала 75м. Взрывной эффект усиливался мощным
выделением паров из озерных бассейнов, прилегавших к трещине. Такие взрывы,
обусловленные наличием воды, получили название фреатические. После извержения
на месте озер образовалась грабенообразная впадина длиной в 5км и шириной
1,5-3км.
3.
Центральный тип.
Это самый распространенный тип эффузивного магматизма.
Он сопровождается образованием конусообразных вулканических гор; высота контролируется
гидростатическими силами.
Беспомощность
людей при землетрясениях и извержениях вулканов с древности вызывала у человека
страх перед этими грозными явлениями природы. Возникало желание понять причину
этих явлений. Сложилось представление о связи глубинных (тектонических)
землетрясений с извержениями вулканов. В настоящее время такое представление
является общепринятым. Например, известный новозеландский сейсмолог Дж.А. Эйби
в книге Землетрясения, М.: Недра, 1982 пишет: Пожалуй, единственной частью
земного шара, которую можно с уверенностью считать свободной от землетрясений,
является Антарктида. Это своего рода сейсмологическая загадка, так как в Антарктиде
есть и молодые горы, и действующие вулканы, которые в большинстве других районов,
видимо, связаны с землетрясениями.
В настоящее
время считается, что на глубине десятков, первых сотен километров вещество
литосферы высоко нагрето и было бы расплавленным, но громадное давление
вышележащих толщ сохраняет его в твердом состоянии. При нагреве расстояния
между атомами увеличиваются, что и приводит к плавлению. Давление же, наоборот,
сближает атомы, не позволяя веществу расплавиться. Чтобы возникла расплавленная
масса, необходимо, поэтому, уменьшить давление. Поручается это делать трещине
от землетрясения, вызывающей формирование изолированной порции магмы. Магма по
трещине, как ослабленной зоне, начинает подниматься вверх. Теряя из-за снятия
давления по пути пары воды и газы, магма превращается в лаву. Подъем ее на
дневную поверхность и вызывает извержение вулкана.
К сожалению,
как показывает практика, прогноз землетрясений и извержений вулканов пока
человечеству не доступен. Основная причина этому в неясности причин
сейсмичности и вулканической деятельности.
Если бы между
сейсмичностью с вулканической деятельностью была зависимость, как
пространственная, так и временная, то всегда после землетрясений через какое-то
непродолжительное время происходили извержения вулканов. Не могло бы быть
областей, в которых происходят землетрясения, но нет действующих вулканов. Тем
более отсутствовали бы районы активной вулканической деятельности, но
асейсмичные. На самом деле те и другие достаточно распространены на поверхности
суши земного шара. Это отчетливо видно на карте мира, с показанными районами
сейсмичности и действующими вулканами.
Известен
целый материк – Австралия, где часты землетрясения, но много миллионов лет нет
действующих вулканов. Можно приводить много других примеров районов, где
происходили разрушительные землетрясения при полном отсутствии действующих
вулканов. Это Китай, Монголия, Средняя Азия, Сахалин, Румыния, Македония, Иран
и др. Самое губительное в мире по числу человеческих жертв землетрясение произошло
23 января 1556 г. в провинции Шэньси, у ее столице – города Сиань (в центре
Китая). Тогда погибло около 830 тыс. человек. В провинции Хэбей, на севере
которой находится современная столица Китая – Пекин, 2 сентября 1679 г. произошло сильнейшее землетрясение Саньхэ, упомянутое в хрониках 121 города. В этой же
провинции 27-28 июля 1976 г. от землетрясения погибло 650 тыс. и ранено более
800 тыс. человек. Действующих вулканов в Китае нет.
На территории
бывшего Советского Союза при землетрясениях были разрушены города Ашхабад,
Ташкент, Газли, поселок Нефтегорск (на Сахалине), вблизи которых даже потухшие
вулканы отсутствуют. Подобное же можно сказать о городах: Агадире на юго-западе
Марокко (1960 г.), Скопле – столице Македонии (1963 г.), Бухаресте – столице Румынии (1977 г.). Сильные разрушения от землетрясений испытали Каир –
столицы Египта, Канберра – столица Австралийского Союза, Оттава – столица
Канады. Вблизи их нет и многие десятки миллионов лет не было вулканов.
Отмечались землетрясения на востоке США и Бразилии, в Индии, Германии,
Великобритании и т. д.
В то же время
имеется материк, о чем указывал уже Дж.А. Эйби, на котором извергаются вулканы,
но не зафиксировано ни одного землетрясения. Это Антарктида. На ней и
прилегающем острове Росса известно более 20 вулканов. Вулканический пояс,
приуроченный к побережьям Земли Мэри Бэрд и Земли Элсуэрта, протягивается на 2000 км при ширине 400 км. Формироваться вулканы, большинство из которых стратовулканы, осложненные
кальдерами, начали в подледных условиях и, протопив лед, стали надледными.
Самый
известный из них – Эребус высотой 3794 м находится на острове Росса Диаметр основания вулкана 70 км. Большая часть стратовулкана покрыта льдом, из-под
которого выступает только вершинная часть. Она осложнена древней кальдерой
диаметром 12 км. Находящийся в ней центральный конус в свою очередь осложнен
молодой кальдерой диаметром 3 км. В последней сформировался молодой конус. На
вершине его активный кратер, в котором постоянно клокочет небольшое лавовое
озеро. В молодой кальдере многочисленные фумаролы и гейзеры.
К районам
активного вулканизма, но асейсмичным, помимо Антарктиды, относятся Канарские
острова и Острова Зеленого Мыса в Атлантическом океане, Коморские и
Маскаренские в Индийском океане, Гавайские в Тихом океане и др.
Извержения
вулканов в историческое время происходили на острове Пальма в составе Западных
Канарских островов в района вулканического хребта Кумбре Нуэво. В 1644 г. на юго-восточном берегу острова изливалась лава. В 1785 г. у Лос-Льянос возник шлаковый конус высотой 120 м с несколькими лавовыми потоками. Наиболее активен вулкан Тахуа
высотой 1000 м.
Остров Фогу в
системе Островов Зеленого Мыса представляет собой стратовулкан типа
Сомма-Везувий. Осложнен древней кальдерой диаметром 8 км. В центре кальдеры активный конус Пико высотой 2829 м.
На Коморских
островах активен вулкан Картала высотой 2560 м, находящийся на самом северном острове Гранд-Комор. На вершине его кратер длиной 5 км и шириной 3 км с фумаролами. На острове Реюньон из группы Маскаренских активен вулкан Фурнэз,
или Бурбон высотой 2631 м. Это стратовулкан с диаметром основания 25 км. С 1733 г. зафиксировано более 130 значительных излияний лавы.
Крупные
щитовидные вулканы Мауна-Лоа и Килауэа на Гавайских островах извергаются почти
непрерывно.
Курильские
острова принято разделять на Большую гряду и Малую. Все действующие вулканы
расположены на островах Большой гряды, а более 90% эпицентров землетрясений
падают на Малые Курильские острова и прилегающую к востоку часть Тихого океана.
Район наиболее активного из курильских вулканов – Алаида высотой 2339 м вообще асейсмичен. Извержения курильских вулканов происходят редко, менее чем один раз за 10
лет, а тектонические землетрясения фиксируются сотнями в год. О начале всех
извержений вулканов Алаид, Тятя, Чикурачки за последние полвека вулканологи
узнавали по сообщениям местных жителей. Землетрясения им не предшествовали и,
естественно, не предсказывались на сейсмостанциях Северо-Курильска и
Южно-Курильска.
Например,
вулкан Тятя – второй по высоте действующий вулкан Курильской гряды (1819 м), занимает северо-восточную часть самого южного острова Большой дуги, Кунашира. Период покоя
продолжался более 160 лет, после чего в июле 1973 г. произошло его довольно сильное эксплозивное извержение. Объем выброшенного пепла оценен Е.К
Мархининым в 330 млн. м3.
Непосредственно
под вулканом Тятя (диаметр основания соммы его около 20 км) землетрясения не отмечены. Происходили они севернее, южнее и восточнее его. В 30-40 км севернее вулкана в мае 1971 г. и в апреле 1972 г. гипоцентры землетрясений были на глубине 170 км. На том же расстоянии от вулкана, но восточнее, в августе 1971 г. произошло землетрясение с гипоцентром 65 км, а в октябре следующего года почти там же было
землетрясение с очагом на глубине 130 км. Следовательно, глубина гипоцентров перед извержением вулкана Тятя не уменьшалась, а, наоборот, увеличивалась.
Продолжала она возрастать и после извержения, так как в ноябре 1973 г. там же (чуть восточнее) снова было землетрясение, глубина гипоцентра которого определена еще
большей – 135 км. В июле 1973 г. (извергаться вулкан начал 14 июля) на 50 км южнее Тяти произошли два землетрясения на глубине 50 км.
Аналогичная
картина и для Камчатки. Район самого высокого и активного вулкана Евразии,
Ключевской Сопки, асейсмичен. Вулканы извергаются на полуострове, а гипоцентры
землетрясений находятся под дном Тихого океана и Берингово моря.
Степан
Петрович Крашенинников, первый исследователь Камчатки, в книге «Описание земли
Камчатки» в такой последовательности описал извержение Авачинской сопки летом 1737 г. и землетрясения. Извержение продолжалось более суток и закончилось выбросом огромной пепловой
тучи. После этого извержения на Курильской Лопатке (юге Камчатки) и островах
(Курильских) было сильное землетрясение, сопровождавшееся несколькими волнами цунами.
Перед наиболее крупной волной, высотой в тридцать саженей, воды океана далеко
отхлынули от берега, осушив пролив между первым и вторым Курильскими островами
(Шумшу и Парамуширом). На дне пролива стали видны скалистые горы, которые до
этого никогда не были видны, хотя землетрясения и наводнения (цунами)
происходили и ранее.
В XX в.
столица Японии – Токио – несколько раз страдала от сильных землетрясений. Между
тем расположенный в 90 км к западу-юго-западу от Токио вулкан Фудзияма высотой 3773 м – самая высокая вершина Японии и один из ее символов – последний раз извергался в 1707-1709
годах.
У читателя
может возникнуть вопрос: «Как же быть с рис. и , иллюстрирующими наличие связи
подъема магмы для начала извержений вулканов с землетрясениями?». Следуя
принципу: ничего на веру (это девиз Лондонского королевского общества), а все
проверяй, познакомился с фактическими данными о деятельности вулканов Стромболи
и Этны с 1954 по 1959 г.
Вулкан
Стромболи. С 1
февраля по 13 марта 1954 г. вытек поток лавы из северного кратера шириной 150 м, достигший моря. Сильнейший выброс пепла отмечался 6 декабря. Изливалась и лава. В январе и
феврале 1955 г. активность вулкана продолжалась. 28 февраля началось трещинной
излияние лавы у берега Тирренского моря и под его поверхностью. В результате 3
марта здесь появился новый остров, который 12 марта превратился в полуостров
длиной 120 м. 22 марта из центрального кратера вытекала лава. 25 мая из кратера
периодически происходили выбросы шлака и пепла.
3 января 1956 г. снова началось активное извержение с излиянием лавы. Усиление его отмечалось 7 февраля.
Весной стал активен второй главный кратер. Из него выбрасывались раскаленные
бомбы и шлак на высоту до 200 м. В августе 1956 г. также были выбросы шлака до 100 м.
В целом,
деятельность Стромболи в 1954-56 годах была чрезвычайно слабой, а в 1957 и 1958
годах продолжалось ее ослабление. Летом 1957 г. отмечен обычный выброс шлака до 60-100 м высотой. В августе 1957 г. деятельность несколько усилилась, также как
в конце мая и начале июня 1958 г. 19 мая 1959 г. произошло особенно сильное извержение вулкана с выбросом раскаленного пепла. Оно повторилось в ночь с 7 на 8
сентября.
Вулкан
Этна. В мае 1955 г. происходили эксплозии из северо-восточного кратера. Вечером 29 июня начал выбрасываться шлак.
В июле процесс продолжался, на дне кратера вырос шлаковый конус. Высота его 12
июля достигла 20 м. В августе и сентябре число эксплозий каждую минуту
достигало 40, шлак при этом выбрасывался на высоту 300 м. шлаковый конус вырос до 90 м.
18 февраля 1956 г. черный пепловый столб появился над центральным кратером. Взрывы происходили через 2-3
секунды. 2 марта вытек лавовый поток шириной 150 м, отмечался обильный пеплопад. В ночь с 10 на 11 сентября над вулканом появилось густое пепловое
облако.
После
сильнейшего извержения весной 1956 г. Этна до 1957 г. была спокойной, но в 1957-1959 годах снова проявила заметную активность. С февраля по май 1957 г. из северо-восточного кратера было три извержения: с 5 по 14 февраля объем выброшенного пепла
составил 4 млн. м3. С 25 февраля по 16 марта выброшен шлак объемом
35, 8 млн. м3. С 15 апреля по 7 мая объем выброшенного из вулкана
материала составил 29, 7 млн. м3 и еще 1 млн. м3 пришелся
на лаву. 25 августа 1957 г. из северо-восточного кратера снова произошел выброс
шлака, появилась лава. Похожая деятельность была в конце сентября, причем лава
перелилась через край кратера. 14 ноября выпал обильный пепел. 27 ноября и 3
декабря вытекали потоки лавы.
Приведенные
данные по активности вулканов Стромболи и Этна, опубликованные в Международном
бюллетени вулканологии в Неаполе в 1959 и 1962 годах, необходимо было учитывать
в статье К. Бло, вышедшей в свет в 1964 г. Тогда рис. не был бы составлен, потому что длительных перерывов в активности этих вулканов не было. Наиболее
сильным извержениям Этны весной 1956 г. и Стромболи весной 1959 г. землетрясения не предшествовали.
Отличительная
особенность вулкана Стромболи заключается в его постоянной активности уже более
двух тысяч лет. Еще древние греки считали его за это маяком Средиземноморья.
Формирование
вулкана Парикутин в Мексике в 300 км к западу от ее столицы люди наблюдали с
самого его начала. Крестьянин работал на маисовом (кукурузном) поле 20 февраля 1943 г. Вдруг на поле появилась трещина, из которой стал выходит черный дым. Крестьянин подошел к
трещине и попробовал мотыгой засыпать ее. Но из этого ничего не получилось. Но
другое утро над трещиной вырос щлаковый конус, все увеличивавшийся в размере с
каждым днем. К 6 марта 1943 г. было выброшено почти 80 млн. м3
пепла, лапиллей и бомб, в среднем по 6 млн. м3 в день. Затем
извержение тефры уменьшилось до 76 тыс. м3 в день. Когда высота
шлакового конуса достигла 370 м, у его основания начали разливаться потоки
жидкой базальтовой лавы. К этому времени пепел доверху засыпал дома окрестных
деревень, в первую очередь Парикутин, от которой вулкан и получил свое имя.
Даже на расстоянии 3-5 км от жерла вулкана толщина слоя пепла была не менее
метра. Под тяжестью пепла крыши домов обрушились. Вся растительность, включая
высокие деревья, погибла.
Извержение
непрерывно продолжалось 9 лет. Высота вулкана Парикутин составила 2775 м. Никакие землетрясения ни до начала извержения, ни во время его людьми не ощущались.
Итак, нет ни
одного примера логичного доказательства наличия связи между сейсмичностью и
вулканической деятельностью, кроме эмоционального восприятия. В реалии ни
пространственной, ни временной связи сейсмичности с вулканизмом нет.
1.2. Типы извержений
В зависимости от количеств, соотношения извергаемых
вулканических продуктов (газовые, жидкие или твердые) и вязкости лав выделены
четыре главных типа извержений: гавайский (эффузивный), стромболианский (смешанный),
купольный (экструзивный) и вулканский.
Гавайский тип. Гавайский - вулканические горы имеют
пологие склоны; их конуса сложены слоями остывшей лавы. В кратере действующих
гавайских вулканов находится жидкая лава основного состава с очень небольшим
содержанием газов. Она бурно кипит в кратере - небольшом озере на вершине вулкана,
представляя собой великолепное зрелище, особенно ночью. Тусклую красновато-коричневую
поверхность лавового озера периодически прорывают ослепительные струи лавы,
взлетающие вверх. При извержении уровень лавового озера начинает спокойно,
почти без толчков и взрывов, подниматься и доходит до краев кратера, затем лава
переливается через край и, имея весьма жидкую консистенцию, растекается на
обширной территории, со скоростью около 30км/ч, на десятки километров. Периодические
извержения вулканов Гавайских островов приводят к постепенному увеличению их
объема за счет наращивания склонов застывшей лавы. Так, объем вулкана Мауна-Лоа
достигает 21.103 км3 ; он больше, чем объем любого из известных вулканов на
земном шаре. По гавайскому типу происходит извержение вулканов на островах
Самоа в восточной части Африки, на Камчатке и на самих Гавайских островах - Мауна-Лоа
и Килауэа.
Эталоном стромболианского типа является извержение
вулкана Стромболи (Липарские острова) в Средиземном море. Обычно вулканы этого
типа - это страто-вулканы и извержения происходящие в них сопровождаются
сильными взрывами и подземными толчками, выбросами паров и газов,
вулканического пепла, лапиллей. Иногда отмечается излияние лавы на поверхность,
но в следствии значительной вязкости протяженность потоков бывает небольшой.
Извержения подобного типа наблюдаются у вулкана
Ицалько в центральной Америке; у вулкана Михара в Японии; у ряда вулканов
Камчатки (Ключевской, Толбачек и других).
2. Характеристика сейсмических событий
2.1. Виды сейсмических событий
В настоящее
время все разнообразие сейсмических сигналов, регистрируемых на вулканах, ряд
исследователей [3,31,32 и др.] предлагают разделить на две основные группы в
зависимости от физической природы генерирующих источников.
Первая группа включает сейсмические события, возникающие в твердой среде
в результате хрупкого разрушения пород под действием сдвиговых и растягивающих
напряжений, создаваемых активными магматическими процессами, и распределенных в
достаточно большом объеме, окружающем магматические каналы и очаги. Эти
землетрясения называются вулкано-тектоническими
(ВТ), поскольку по механизму очага [7,21] и виду записи они практически неотличимы
от чисто тектонических землетрясений. ВТ землетрясения характеризуются четкими
вступлениями волн P и S и быстро спадающей кодой, преобладающие частоты лежат в
широком диапазоне от 1 до 15 Гц. Термин "вулкано-тектонические
землетрясения" впервые был предложен Г.С.Горшковым при изучении сейсмичности
Северной группы вулканов на Камчатке [4]. ВТ землетрясения возникают в районах
активных и потухших вулканов как единичные события, так и роями длительностью
от часов и дней до недель или месяцев. Часто эти землетрясения являются первыми
признаками возобновившейся вулканической активности (долгосрочные предвестники)
[22 и др.]. Известно множество примеров значительного усиления ВТ сейсмичности
непосредственно перед началом извержений (краткосрочные предвестники) [2,8,22 и
др.]. Вторая группа сейсмических сигналов состоит из источников, в которых
активную роль в генерации сейсмических волн играют флюиды. К этой группе
землетрясений относятся так называемые длиннопериодные (ДП) события: неглубокие
ДП землетрясения, взрывные землетрясения, вулканическое дрожание (в.д.),
сейсмические сигналы, сопровождающие дегазационные процессы в магме, и другие
эруптивные явления. По сравнению с ВТ, ДП землетрясения характеризуются более
низкочастотной квазимонохроматической кодой, четко выраженной пиковой формой
спектра, диапазон преобладающих частот лежит в интервале от 0,5 до 5 Гц]. Как
показало теоретическое моделирование [4], характеристики природных сигналов,
зарегистрированных от ДП событий на вулканах, подобны записям синтетических сигналов,
генерируемых трещинами или каналами, заполненными жидкостями и флюидами и
возбужденными меняющимся давлением. В этом смысле ДП землетрясения могут быть
индикаторами пульсаций или перестройки давления в динамически активных
магматических системах и, следовательно, содержать ценную прогностическую
информацию как о начале, так и о развитии извержений, в частности, что особенно
важно, о приближении катастрофической стадии извержения, как это было в 1991 г. на вулкане Пинатубо. Так же как ВТ землетрясения, ДП землетрясения происходят в виде единичных
событий, роев и продолжительных серий накладывающихся друг на друга сигналов,
которые в ряде случаев удается связать с движением магмы [2].
Важной
особенностью ДП сейсмичности является подобие формы записи индивидуальных
сигналов, составляющих серии и рои, что свидетельствует о неоднократном
возбуждении стационарного источника при недеструктивном процессе. Наблюдается
сходство пространственных, временных и спектральных характеристик
вулканического дрожания и ДП сигналов, подтверждающее общность физических
процессов в источниках этих событий. ДП землетрясения и ДП в.д. были
зарегистрированы на многих вулканах. Большинство этих событий возникают на
глубинах менее 3-5 км. Это поверхностные длиннопериодные (ПДП) землетрясения,
непосредственно связанные с вулканической активностью. ДП землетрясения на
глубинах более 10 км относятся к глубоким длиннопериодным (ГДП) землетрясениям,
они наблюдались не так часто, и их связь с извержениями менее ясна.
2.2. Связь между землетрясениями и
извержениями вулканов
Ученые заявили, что им удалось обнаружить связь между
землетрясениями и извержениями вулканов. Согласно данным исследователей,
опубликовавших свою статью в журнале Earth and Planetary Science Letters, в
течение года после сильных землетрясений вулканы активизируются в среднем в
четыре раза чаще нормы. Коротко основные положения работы приведены на портале
Science NOW.
В своей работе ученые проанализировали данные о
землетрясениях и извержениях, произошедших на Чили за 150 лет. Они пришли к
выводу, что землетрясения влияют на вулканы, находящиеся на расстоянии до 1000 километров от эпицентра. Всего было изучено 15 вулканов.
Как рассказал один из авторов исследования
журналистами BBC, ученые не ожидали, что зона влияния землетрясений окажется
такой большой. Кроме того, извержения вулканов наблюдались не сразу после
землетрясений, а спустя довольно значительный промежуток времени. Исходя из
наблюдаемой картины, исследователи предположили возможный механизм воздействия
землетрясений на вулканическую активность. Сейсмические волны, распространяющиеся
от эпицентра землетрясения, вызывают перемешивание магмы, которая впоследствии
выплескивается из жерла вулкана. Однако для ее выхода на поверхность,
необходимо, чтобы давление внутри вулкана достигло порогового значения. Именно
медленным повышением давления объясняется задержка во времени реакции.
Не все вулканологи разделяют точку зрения авторов
работы. До настоящего времени не проводилось масштабных исследований, которые
позволили бы выявить такую четкую закономерность. В ближайшем будущем у ученых
будет шанс подтвердить правомерность своих выводов: за последние годы в
Индонезии произошло несколько мощных землетрясений. Если теория авторов работы
верна, то вулканическая активность в этой стране должна была возрасти - или
возрастет в скором времени.
Заключение
В мировой
практике прогнозирования землетрясений лучше всего отработаны долгосрочные
прогнозы, когда бедствие предсказывается за много лет вперед, а точная дата
катастрофы не указывается. Среднесрочный прогноз дается на год, но тут можно
ошибиться, как говорится, на все сто процентов. Ну а краткосрочного прогноза,
задача которого предсказать природное явление за несколько дней, практически не
существует. В этой ситуации людям помогает лишь внимательное наблюдение за
поведением животных: инстинктивно они предчувствуют катастрофу за несколько
часов и начинают проявлять беспокойство.
При
прогнозировании землетрясений ученые чаще всего обращаются к опыту стран,
которые постигли самые тяжелые катастрофы. Больше всего достижений в
предсказаниях стихийных бедствий у армянских исследователей. Вот что
рассказывает академик Национальной академии наук Армении профессор Рафаэл
Мовсесян:
«Армения, к
сожалению, уникальный полигон для изучения предвестников землетрясений. На
территории всего в 30 тысяч квадратных километров имеется около десяти разломов
земной коры. Причем два из них — в непосредственной близости от Еревана».
Наука
постоянно ищет ответ на вопрос: где, какой силы и когда произойдет сейсмический
толчок? Учеными Армении впервые найдена математическая зависимость между
характеристиками одного из многих десятков предвестников: геодезического
предвестника и параметрами будущего землетрясения (магнитудой и длиной очага).
Сегодня уже
можно сказать, как на разных участках активных разломов ведет себя стихия, и
понять, где произойдет землетрясение. В первую очередь, там, где есть вулканы.
Литература
1.
Аносов Г.И.,
Балеста С.Т., Иванов Б.В., Утнасин В.К., Основные черты тектонического строения
Ключевской группы вулканов (Камчатка) в связи с ее глубинной структурой //
Докл. АН СССР. 1974. Т.219. N 5. С.1192-1195.
2.
Большое трещинное
Толбачинское извержение (БТТИ, Камчатка, 1975-1976 гг.) / Отв. ред. Федотов
С.А. М.: Наука, 1984. 638 с.
3.
Гаврилов В.А.,
Воропаев В.Ф., Головщикова И.А. и др., Комплекс радиотелеметрической аппаратуры
ТЕСИ-2 // Сейсмические приборы. 1987. N 19. С.5-17.
4.
Гордеев Е.И.,
Природа сейсмических сигналов на активных вулканах: Автореф. дисс. док.
физ.-мат.наук. Москва, 1998. 30 с.
5.
Горельчик В.И.,
Сейсмичность магматической системы Ключевского вулкана на Камчатке // Тез.докл.
VII Всесоюзного вулканологического совещания "Вулканизм, структуры и
рудообразование". Иркутск, июнь 1992. Петропавловск-Камчатский, 1992.
С.48-49.
6.
Горельчик В.И.,
Гарбузова В.Т., Сейсмичность Ключевского вулкана как отражение его современной
магматической деятельности (настоящий сборник).
7.
Горельчик В.И.,
Зобин В.М., Токарев П.И., Сейсмичность вулканов // Вулканология и сейсмология.
1987. N 6. С.61-77.
8.
Горельчик В.И., Гарбузова
В.Т., Дрознин Д.В., Левина В.И. Фирстов П.П., Чубарова О.С., Широков В.А.,
Вулкан Шивелуч: глубинное строение и прогноз извержений по данным детальной
сейсмичности, 1962-1994 гг. // Вулканология и сейсмология. 1995. N 4-5.
С.54-75.
9.
Горельчик В. И.,
Чубарова О.С., Гарбузова В.Т., Сейсмичность района Северной группы вулканов //
Вулканология и сейсмология. 1988. N 1. С.90-100.
10.
Горельчик В.И.,
Сторчеус А.В., О длиннопериодных вулканических землетрясениях в нижних
горизонтах земной коры и переходном от коры к мантии слое под Ключевским
вулканом // Материалы научно-практической конференции "Проблемы
сейсмичности Дальнего Востока, новая карта сейсмического районирования ОСР-97,
ее роль и значение для Петропавловска-Камчатского и области".
Петропавловск-Камчатский, 1999, 6-9 апреля. С.73.
11.
Двигало В.Н.,
Морфологические предвестники (первые признаки) активизации некоторых вулканов
Камчатки // Вулканология и сейсмология. 2000. N 4. С.3-16.
12.
Двигало В.Н.,
Мелекесцев И.В. Крупные современные обвалы на конусе вулкана Ключевской (по
результатам ревизии последствий событий 1944-1945 и 1984-1985 гг. //
Вулканология и сейсмология. 2000. N 1. С.3-17.
13.
Дженкинс Г.,
Ваттс Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1971. Т.1 316 с.
14.
Земцов А.Н.
Исследование твердой дисперсной фазы эруптивного вулканического облака: Автореф.
дисс. канд. геол.-мин. Наук. М., 1986. С.22.
15.
Кадик А.А.,
Луканин О.А. Дегазация верхней мантии при плавлении. М.: Наука, 1986. 97 с.
16.
Канаи К., Осада
К., Иосизава К Соотношения между периодами и амплитудами сейсмических волн //
Слабые землетрясения. М.: Из-во ин. лит-ры, 1961. С.231-242.
17.
Лебедев Е.Б,
Влияние воды на физико-химические свойства расплавов магматического состава:
Автореф. дисс. док. химических наук. М., 1981. 42 с.
18.
Персиков Э.С.
Вязкость магматических расплавов. М.: Наука, 1984. 160 с.
19.
М.А.Садовский.
Избранные труды. Геофизика и физика взрыва. М. Наука, 1999. 335 c.
20.
Сторчеус А.В. К
вопросу о природе вулканических взрывов // Вулканология и сейсмология. 1983. N
4. С.72-78.
21.
Сургучев П.И.,
Горельчик В.И., Левина В.И., Мячкин В.В., Массовое определение гипоцентров
землетрясений на ЭВМ в районе Северной группы вулканов Камчатки // Вулканология
и сейсмология. 1992. N 2. С.50-63.
22.
Токарев П.И. Рой
землетрясений вулкана Шивелуч в мае 1964 г. // Бюлл. вулканол. станций. 1964. N 38. С.41-44.
23.
Федотов С.А.,
Кузин И.П., Бобков М.Ф. Детальные сейсмологические исследования на Камчатке в
1960-1961 гг. // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1964. N 9. С.1360-1375.
24.
Федотов С.А.
Энергетическая классификация курило-камчатских землетрясений и проблема
магнитуд. М.: Наука, 1972. 116 с.
25.
Федотов С.А.,
Токарев П.И. Годзиковская А.А., Зобин В.М., Детальные данные о сейсмичности
Камчатки и Командорских островов (1965-1968 гг.) // Сейсмичность и сейсмический
прогноз, свойства верхней мантии и их связь с вулканизмом на Камчатке
Новосибирск: Наука, 1974. С.35-46.
26.
Федотов С.А.,
Жаринов Н.А., Горельчик В.И. Деформации и землетрясения Ключевского вулкана,
модель его деятельности // Вулканология и сейсмология. 1988. N 2. С.3-42.
27.
Фирстов П.П.,
Широков В.А., Локализация корней вулканов Ключевской группы по сейсмологическим
данным // Вулканизм и глубины Земли. М.: Наука, 1971 С.113-117.
28.
Цубои Ч.
Соотношения между магнитудой и повторяемостью землетрясений в Японии и вблизи
нее // Слабые землетрясения. М.: Из-во ин. лит-ры, 1961. С.334-342.
29.
Широков В.А.,
Геодинамические аспекты взаимосвязи сейсмических и вулканических процессов,
прогноз сильных землетрясений и вулканических извержений по сейсмологическим
данным // Основные результаты научно-исследовательских работ Института
вулканической геологии и геохимии за 1991-1996 гг. Петропавловск-Камчатский,
1996. С.73-80.