Опасность вулканов

Большие природные катаклизмы, по-видимому, можно разделить на две основные группы. Одну классифицируем как «метеорологические», зависящие от атмосферных явлений,— туда войдут циклоны, молнии, градобой, а также засухи, голод, наводнения и эпидемии (они тесно связаны с метеофакторами). Вторую группу составят последствия конвульсий в толще планеты: землетрясения, извержения и как производное их — гигантские волны цунами.

«Лучше оберегать, чем врачевать»,— гласит народная мудрость. Но «оберегать» означает делать большие денежные вложения без твердой гарантии успеха: посеять часть национального бюджета, рискуя пожать одни попреки; производить дорогостоящие работы и строить долговременные сооружения, которые не принесут ни дохода, ни голосов на выборах.

Для того чтобы правительство приняло надлежащие меры по предупреждению некоторых катаклизмов, требуется серьезная угроза и наличие технических возможностей для борьбы с ней. Так обстоит с эпидемиями, тайфунами и землетрясениями.

Предвидеть извержения вулканов неизмеримо проще, чем землетрясение — хотя бы по той причине, что известно их местонахождение, в то время как подземные толчки могут вызвать катастрофу в сотнях километров от очага.

Тем не менее, проблема остается. Вулканическая активность, начавшаяся на недоступной глубине, не поддается — в отличие от метеорологических катаклизмов — наблюдению и измерению. Вся информация о развитии событий основывается на косвенных данных. Это напоминает врачебные прогнозы того, как будет протекать болезнь, которые строятся на прослушивании организма, записях работы отдельных органов и анализах. Точно так же расшифровка геофизических измерений, данных химических и геохимических анализов, а также сведений о прошлой активности вулкана — чуть было не сказал «больного»! — позволяют вулканологам (при наличии известной компетенции) высказывать свои соображения.

Не следует забывать, что привычное состояние вулканов — это спячка; извержение занимает лишь краткий миг в их жизни. И главный прогноз, который ждут от ученого, не в том, проснулся вулкан или нет, а в том, как пойдет извержение. Произойдет или нет взрыв — пароксизм, и, если да, то когда и как? Большинство извержений — как, впрочем, и землетрясений — никого не убивает и ничего особенно не разрушает. Но именно в силу своей редкости катастрофы при извержениях вырастают до колоссальных размеров и производят ужасные опустошения: ведь за «спокойные» десятилетия в угрожающем районе резко возрастает численность народонаселения.

Самый потрясающий взрыв в историческую, или, вернее, в предысторическую эпоху, случился в 1470 году до новой эры на острове Тира в Эгейском море, когда взлетела на воздух вулканическая гора объемом порядка восемьдесят миллиардов кубических метров. Над водой осталось лишь нынешнее узкое кольцо острова Санторин. Взрыв уничтожил все живое в радиусе многих десятков километров и в несколько минут погубил цветущую крито-минойскую цивилизацию в восточном Средиземноморье.

Подобное извержение, произойди оно сегодня, подняло бы волну высотой около 250 метров. Здесь, на берегах моря, почти сплошь покрытых людными городами, промышленными центрами и курортами, это повлекло бы за собой гибель миллионов людей и опустошения, во много раз превосходящие последствия атомных взрывов в Хиросиме и Нагасаки. Даже катастрофы меньшего масштаба — такие, как извержение Тамбора в 1815 году в Зондском архипелаге, стоившее почти 100 000 жизней, или Кракатау 70 лет спустя, там же, в Индонезии, унесшее 40 000 человек,— в наши дни были бы куда страшнее. А что говорить о вулканах, которые некомпетентные геологи объявили «уснувшими»! «Спящая» гора Ламингтон на Новой Гвинее в 1950 году убила 5000 человек; были жертвы и при извержении Аренала в Коста-Рике в 1968—1969 годах.
Взрыв Безымянного в 1956 году, к счастью, произошел в безлюдной тайге Камчатки. Случись подобный пароксизм в Японии, Италии, на Яве или в Калифорнии, жертвы исчислялись бы сотнями тысяч; это — по самым скромным подсчетам…

А «французская» катастрофа на Мартинике, стершая с лица Земли город Сен-Пьер! Палящая туча из раскаленных газов и мельчайшего пепла, вырвавшаяся из жерла горы Мон-Пеле 8 мая 1902 года, в несколько секунд погубила 29 000 человек. Перед этим губернатор острова запретил напуганным жителям эвакуироваться — ему не хотелось терять «благомыслящих» избирателей на выборах, назначенных на 11 мая того года, а также лишать дешевой рабочей силы сахарные плантации и ромовые заводы… Можно ли было в 1902 году предвидеть катастрофу? Разумеется, нет. В то время не было накоплено достаточных знаний. Просто, если бы губернатор не остановил исход жителей, успокаивая их заверениями так называемых вулканологов, а, наоборот, мобилизовал бы все средства для эвакуации людей, жертв могло бы не быть.

Как обстоят дела сегодня? Мон-Пеле после двух — на сей раз бескровных — извержений 1929 и 1930 годов погрузился в глубокую спячку. Город Сен-Пьер ожил и отстроился. Опасность миновала: ведь с 1932 года на вулкане существует вулканологическая обсерватория, экипированная сейсмографами. А на Гваделупе прямо на южном склоне вулкана Суфриер выстроили не только обсерваторию, но даже здание префектуры.

Верно. Обсерватории — хотя и мало — строятся. Но оборудование этих «научных точек» ограничено сетью сейсмографов, которые обслуживают наскоро обученные техники. Общеизвестно, какую роль играет в науке эксперимент и методология исследований. Известно также, насколько угасает мысль в изоляции — вспомним хотя бы о стагнации провинциальных университетов, пока средства связи не стерли расстояния. Кроме того, в исследовательской группе существует критическое число научных работников, ниже которого генерирование идей невозможно. Поэтому не только нецелесообразно (с точки зрения «отдачи»), но даже преступно держать в длительной изоляции наблюдателей, словно смотрителей маяков на затерянном острове.

Сидя на вершине уснувшего вулкана, работники обсерватории не имеют возможности воочию видеть живое извержение. Отсутствие кредитов не позволяет им отправиться на практику в «горячую точку»… Что смогут они предпринять в случае осложнения ситуации? Какие рекомендации дадут властям? Вынужден заявить, что их возможности близки к нулю.

Чтобы продолжить аналогию с врачами, представим, что медику надлежит диагностировать рак или холеру с помощью одного стетоскопа…

Отчетливо сознаю, что, отрицая действенность вулканологических обсерваторий в том виде, как они существуют сейчас, в частности во Франции, я вызову негодующие окрики. Но мне думается, критика должна исходить в первую очередь из профессиональной среды, где лучше понимают всю опасность отсутствия в деле интеллектуальной добросовестности. Долг ученого — объявить во всеуслышание, что крайне скудные кредиты, отпускаемые правительством, распыляются на бессмысленные «наблюдения». Не следует обнадеживать ни налогоплательщиков, ни в конкретном случае население, живущее рядом с «уснувшими» вулканами, которые грозят проснуться в любой момент.

Что надлежит предпринять, дабы избежать вулканической катастрофы на Мартинике, Гваделупе и Новых Гебридах, где Франция делит ответственность с Англией? Прежде всего — признать факт, что опасность существует, и принять неотложные меры.

Перестать пускать пыль в глаза наличием псевдообсерваторий, эффективность коих равна нулю. Превратить их в подлинно научные аванпосты, оборудовать современной аппаратурой, обеспечить кредитование исследовательских работ, которые бы направляла центральная лаборатория.

Виды вулканов

В настоящее время вулканы принято подразделять на две большие группы: те, что возникают на рифтах — линиях растяжения земной коры, где расходятся тектонические плиты, и те, что поднимаются над зонами вдавливания этих плит в верхнюю мантию. Первый тип вулканизма обусловливает рост океанического дна, которое расширяется исключительно за счет продуктов вулканической деятельности, и таким образом обеспечивает «дрейф континентов».

Второй тип, если так можно выразиться, вторичен: лавы этих вулканов возникают в результате явлений, вызванных первичным вулканизмом, — подвижкой плит земной коры. Очевидно, эти лавы образуются, по крайней мере, частично, из расплавленных поверхностных пород, которые вдавливает в толщу верхней мантии наползающая сверху тектоническая плита. Но каким бы «вторичным» ни был процесс, именно он чрезвычайно важен для человека, поскольку является несравненно более взрывоопасным.

Эта особенность прямо связана с вязкостью магмы и содержанием в ней летучих веществ. Газовая фаза, вначале полностью растворенная в магме, постепенно обособляется в процессе восхождения. Относительно невысокая вязкость (103 до 106 пуаз) в базальтах и базанитах не препятствует выделению газов в атмосферу.

Вулканы первого типа с более жидкими, текучими лавами мало подвержены взрывам. Напротив, повышенная вязкость андезитов, дацитов и риолитов, входящих в состав лав «вторичных» вулканов, препятствует выделению газов. Эта магма относительно богаче кремнием и беднее щелочами, которые обеспечивают текучесть; кроме того, «вторичная» лава, несомненно, насыщается водой с поверхности земли, и образующийся пар добавляется к газам глубинного происхождения. Те скапливаются в толще лавы, пока их масса и давление не достигают порога, за которым следует внезапное — взрывное — высвобождение.

Вулканические взрывы могут быть различного происхождения. Кроме внезапной «разрядки» газов, наблюдаются также взрывы, по-видимому, химического происхождения — при мгновенном соединении водорода лавового расплава с кислородом воздуха. Возможно, таким же образом взаимодействуют другие летучие элементы. Пока исследователям не удалось продвинуться в этом направлении, и на современной стадии трудно даже предсказать, каким образом можно вести данные исследования.

В обычных случаях «разрядки» газов также наблюдаются различные типы взрывов; они зависят от степени вязкости лав, температур, химических процессов, размеров и концентрации вязких веществ, их гомогенности или гетерогенности, пористости покрывающих пород, морфологии вулканического аппарата и т. д. Результаты варьируются от вертикального взрыва с направленным фонтаном и колоссальным выбросом игнимбритов (вулканических туфов) до почти чистой газовой фазы с мгновенным сгоранием при взрыве, которые сносят вершину горы.

В этой связи важно отметить, что различные взрывные пароксизмы, наблюдавшиеся до сих пор, не наступали внезапно. Как правило, им предшествовал более или менее продолжительный период нарастания извержения. Кракатау, Безымянный, Мон-Пеле, Асама, Мерапи, Майон, Косегуина, Таравера, Асо, Везувий, Сакураджима — все эти вулканы довольно долго интенсифицировали свою активность, прежде чем происходил взрыв. Исключение составил лишь Келуд на Яве; там уже в первой стадии извержения в воздух поднялись миллионы кубических метров воды, скопившейся в кратере. Хотя и здесь свидетельства противоречивы…

Эта особенность привела меня к заключению, шокировавшему многих, а именно — что с точки зрения защиты населения нет никакого смысла предсказывать наступление извержения. Важно лишь предугадать его дальнейшее развитие. Катастрофические извержения приходятся менее одного на тысячу, и незачем понапрасну тревожить людей и начинать спасательные операции, ибо в 999 случаях из тысячи это даст тот результат, что крики «Волк!» мальчика из сказки: когда волк действительно появится, никто ему не поверит.

Между тем сотрудники редких вулканологических обсерваторий пытаются — достаточно неловко — угадать именно начало извержения, основываясь на данных сейсмографии и клинометрии. Подобная практика принесла успех один-единственный раз: в 1958—1960 годах, когда сильная группа Гавайской вулканологической обсерватории, ведя целый год наблюдение за спавшим с 1955 года вулканом Килауэа, сумела за сутки предупредить о начале мощного извержения. Больше таких случаев не было, возможно, потому, что на Гавайях магма поднималась с очень большой глубины и достаточно медленно. В других местах очаги располагаются слишком близко к поверхности…

Французская школа сконцентрировала сейчас свои усилия на изучении корреляции между различными поддающимися измерениям параметрами эруптивной деятельности, в первую очередь — ее газовой фазы. Замечу сразу, что под эруптивными газами я понимаю те, что выходят при температуре свыше 1000°С; фумарольные газы, которые обычно анализируют во всем мире, имеют куда более низкую температуру и к тому же смешаны с воздухом и поверхностными водами, составляющими до 9/10 их объема.

Эруптивные газы представляют собой движущую силу вулканического процесса, вне зависимости от того, играют ли они пассивную роль (уменьшают общую плотность магмы) или активную (увлекают магму вверх по питающему каналу). Только газовая фаза позволяет расплавленным плотным силикатным породам, отягощенным кристаллами, подняться сквозь трещины в земной коре. Без газов попросту не было бы вулканов.

Другая причина, уже практического свойства, привлекает интерес к эруптивным газам: они являются теми вестниками, которые быстро доносят от самых корней информацию о развитии процесса, и по вариациям тех или иных физико-химических параметров газов можно судить о типе предстоящего извержения.

Потенциально взрывоопасная магма, как мы знаем, имеет столь большую плотность, что на глубине, где она подвергается сильному гидростатическому давлению, ее перемещение исчисляется в день сантиметрами, если вообще не микронами. Поэтому не подъем лавы позволит предсказать характер извержения (исключение, повторяю, составляет поныне случай на Гавайях), а газовая фаза. Когда под растущим давлением пара перенасыщенный газами силикатный расплав преодолеет внутреннее сопротивление, а также сопротивление окаймляющих скальных пород, он вырывается наружу, достигая иногда пароксизма.

Исследование эруптивных газов под силу лишь хорошо подготовленной группе специалистов. Прежде всего, из-за враждебности окружения замеры приходится проводить возле самого жерла вулкана; насыщенные кислотами горячие газы очень агрессивны и быстро разрушают приборы и оборудование (которое еще надлежит доставить на вершину горы). Сейчас, после восьми лет работы, мы полагаем, что нам удалось преодолеть большую часть технических трудностей, в особенности что касается взятия проб для химического анализа, измерения температур и скорости газов. Нами разработаны приборы, позволяющие записывать определенные параметры на расстоянии порядка десятков, а то и сотен метров от жерла, что избавляет вулканологов от излишнего риска. И все же информация, хотя и представляет значительный интерес, не позволяет производить статистическую обработку, достаточную для построения теоретических моделей — в отличие от тех, что слишком поспешно строят некоторые.

Преимущественное место, которое занимают газы в наших исследованиях последних лет, не означает, что следует оставить прочие способы «прослушивания» вулкана. Наоборот, только в корреляции максимального числа факторов лежит решение трудной проблемы вулканического прогнозирования. Помимо сейсмологии и тильтметрии, упомянем дифференциальную магнитометрию, гравитометрию и прочие современные способы регистрации вулканического процесса.

Подобно тому, как генетики изучают законы наследственности на мухах или бактериях, чей ритм воспроизводства чрезвычайно высок, а не на кроликах и собаках, так и вулканологи могут надеяться выявить закономерности эруптивной деятельности лишь на активных извергающихся вулканах.

Из этого следует, что содержать обсерватории на уснувших вулканах бессмысленно. Достаточно оборудовать их автоматическими детекторами и периодически контролировать записанные результаты. В случае, если данные начнут внушать тревогу, группа из опытных вулканологов, представителей различных дисциплин, прибудет на место.

В вулканологии немыслим прогресс без создания оснащенных по последнему слову научных центров на полудюжине постоянно действующих вулканов (Этна и Стромболи в Европе, Ньюрагонго и Эрта-Але в Африке, Эреб в Антарктиде и другие), где должна вестись подготовка кадров в рамках подлинно международного сотрудничества. И тогда, если где-то в мире начнется извержение, компетентные специалисты смогут в короткий срок дать научно обоснованное заключение о наиболее вероятном развитии процесса и рекомендовать властям способ действий. Без такого подхода остается только лженаука и пыль в глаза.

Автор: Гарун Тазиев, перевод с французского.