Небезпека вулканів

Великі природні катаклізми, мабуть, можна розділити на дві основні групи. Одну класифікуємо як «метеорологічні», залежні від атмосферних явищ,— туди увійдуть циклони, блискавки, град, а також посухи, голод, повені та епідемії (вони тісно пов’язані з метеофакторами). Другу групу складуть наслідки конвульсій в товщі планети: землетруси, виверження і як похідне їх — гігантські хвилі цунамі.

«Краще оберігати, ніж лікувати»,— говорить народна мудрість. Але «оберігати» означає робити великі грошові вкладення без твердої гарантії успіху: посіяти частину національного бюджету, ризикуючи отримати одні докори; проводити дорогі роботи і будувати довготривалі споруди, які не принесуть ні доходу, ні голосів на виборах.

Для того щоб уряд вжив належних заходів щодо попередження деяких катаклізмів, потрібна серйозна загроза і наявність технічних можливостей для боротьби з нею. Так справа йде з епідеміями, тайфунами і землетрусами.

Передбачити виверження вулканів незмірно простіше, ніж землетрус — хоча б з тієї причини, що відоме їх місцезнаходження, у той час як підземні поштовхи можуть викликати катастрофу в сотнях кілометрів від вогнища.

Проте проблема залишається. Вулканічна активність, що почалася на недосяжній глибині, не піддається — на відміну від метеорологічних катаклізмів — спостереженню і вимірюванню. Вся інформація про розвиток подій грунтується на непрямих даних. Це нагадує лікарські прогнози того, як буде протікати хвороба, які будуються на прослуховуванні організму, записах роботи окремих органів і аналізах. Точно так само розшифровка геофізичних вимірювань, даних хімічних і геохімічних аналізів, а також відомостей про минулу активність вулкана — мало не сказав «хворого»! – дозволяють вулканологам (за наявності відомої компетенції) висловлювати свої міркування.

Не слід забувати, що звичний стан вулканів — це сплячка; виверження займає лише коротку мить в їх житті. І головний прогноз, який чекають від вченого, не в тому, прокинувся вулкан чи ні, а в тому, як піде виверження. Станеться чи ні вибух-пароксизм, і, якщо так, то коли і як? Більшість вивержень — як, втім, і землетрусів — нікого не вбиває і нічого особливо не руйнує. Але саме в силу своєї рідкості катастрофи при виверженнях виростають до величезних розмірів і роблять жахливі спустошення: адже за «спокійні» десятиліття в загрозливому районі різко зростає чисельність народонаселення.

Самий приголомшливий вибух в історичну, або, вірніше, в доісторичну епоху, стався в 1470 році до нової ери на острові Тіра в Егейському морі, коли злетіла на повітря вулканічна гора обсягом близько вісімдесят мільярдів кубічних метрів. Над водою залишилося лише нинішнє вузьке кільце острова Санторін. Вибух знищив все живе в радіусі багатьох десятків кілометрів і в кілька хвилин знищив квітучу крито-мінойську цивілізацію в східному Середземномор’ї.

Подібне виверження, станься воно сьогодні, підняло б хвилю висотою близько 250 метрів. Тут, на берегах моря, майже суцільно покритих людними містами, промисловими центрами і курортами, це спричинило б за собою загибель мільйонів людей і спустошення, що у багато разів перевершують наслідки атомних вибухів в Хіросімі і Нагасакі. Навіть катастрофи меншого масштабу — такі, як виверження Тамбора в 1815 році в Зондському архіпелазі, що коштувало майже 100 000 життів, або Кракатау 70 років по тому, там же, в Індонезії, забрало 40 000 осіб, — у наші дні були б куди страшніше. А що говорити про вулкани, які некомпетентні геологи оголосили «сплячими»! «Спляча» гора Ламінгтон на Новій Гвінеї в 1950 році вбила 5000 осіб; були жертви і при виверженні Аренала в Коста-Ріці в 1968-1969 роках. Вибух Безіменного в 1956 році, на щастя, стався в безлюдній тайзі Камчатки. Станься подібний пароксизм у Японії, Італії, на Яві або в Каліфорнії, жертви обчислювалися б сотнями тисяч; це — за найскромнішими підрахунками…

А «французька» катастрофа на Мартініці, що стерла з лиця Землі місто Сен-П’єр! Пекуча хмара з розпечених газів і найдрібнішого попелу, що вирвалася з жерла гори Мон-Пеле 8 травня 1902 року, в кілька секунд погубила 29 000 чоловік. Перед цим губернатор острова заборонив наляканим мешканцям евакуюватися — йому не хотілося втрачати виборців на виборах, призначених на 11 травня того року, а також позбавляти дешевої робочої сили цукрові плантації і ромові заводи… Чи можна було в 1902 році передбачити катастрофу? Зрозуміло, ні. У той час не було накопичено достатніх знань. Просто, якби губернатор не зупинив вихід жителів, заспокоюючи їх запевненнями так званих вулканологів, а, навпаки, мобілізував б всі засоби для евакуації людей, жертв могло б не бути.

Як йдуть справи сьогодні? Мон-Пеле після двох – цього разу безкровних – вивержень 1929 і 1930 років занурився в глибоку сплячку. Місто Сен-П’єр ожило і відбудувалося. Небезпека минула: адже з 1932 року на вулкані існує вулканологічна обсерваторія, екіпірована сейсмографами. А на Гваделупі прямо на південному схилі вулкана Суфріер збудували не тільки обсерваторію, але навіть будівлю префектури.

Вірно. Обсерваторії — хоча і мало — будуються. Але обладнання цих «наукових точок» обмежене мережею сейсмографів, які обслуговують нашвидкуруч навчені техніки. Загальновідомо, яку роль відіграє в науці експеримент і методологія досліджень. Відомо також, наскільки згасає думка в ізоляції — згадаймо хоча б про стагнацію провінційних університетів, поки засоби зв’язку не стерли відстані. Крім того, в дослідницькій групі існує критичне число науковців, нижче якого генерування ідей неможливе. Тому не тільки недоцільно (з точки зору «віддачі»), але навіть злочинно тримати у тривалій ізоляції спостерігачів, немов доглядачів маяків на загубленому острові.

Сидячи на вершині заснулому вулкані, працівники обсерваторії не мають можливості на власні очі бачити живе виверження. Відсутність кредитів не дозволяє їм відправитися на практику в «гарячу точку»… Що зможуть вони зробити в разі ускладнення ситуації? Які рекомендації дадуть владі? Змушений заявити, що їх можливості близькі до нуля.

Щоб продовжити аналогію з лікарями, уявімо, що медику потрібно діагностувати рак або холеру з допомогою стетоскопа…

Чітко усвідомлюю, що, заперечуючи дієвість вулканологічних обсерваторій в тому вигляді, як вони існують зараз, зокрема у Франції, я викличу обурені окрики. Але мені здається, критика повинна виходити в першу чергу з професійного середовища, де краще розуміють всю небезпеку відсутності у справі інтелектуальної сумлінності. Борг вченого -оголосити привселюдно, що вкрай мізерні кредити, що відпускаються урядом, розпорошуються на безглузді «спостереження». Не слід обнадіювати ні платників податків, ні в конкретному випадку населення, що живе поруч з «заснулими» вулканами, які загрожують прокинутися в будь-який момент.

Що слід зробити, щоб уникнути вулканічної катастрофи на Мартініці, Гваделупі і нових Гебрідах, де Франція ділить відповідальність з Англією? Перш за все – визнати факт, що небезпека існує, і вжити невідкладних заходів.

Перестати пускати пил в очі наявністю псевдообсерваторій, ефективність яких дорівнює нулю. Перетворити їх на справді наукові аванпости, обладнати сучасною апаратурою, забезпечити кредитування дослідницьких робіт, які б направляла Центральна лабораторія.

Види вулканів

В даний час вулкани прийнято поділяти на дві великі групи: ті, що виникають на рифтах — лініях розтягнення земної кори, де розходяться тектонічні плити, і ті, що піднімаються над зонами вдавлювання цих плит у верхню мантію. Перший тип вулканізму обумовлює зростання океанічного дна, що розширюється виключно за рахунок продуктів вулканічної діяльності, і таким чином забезпечує «дрейф континентів».

Другий тип, якщо так можна висловитися, вторинний: лави цих вулканів виникають в результаті явищ, викликаних первинним вулканізмом, — рухом плит земної кори. Очевидно, ці лави утворюються, принаймні, частково, з розплавлених поверхневих порід, які вдавлює в товщу верхньої мантії наповзаюча зверху тектонічна плита. Але яким би «вторинним» не був процес, саме він надзвичайно важливий для людини, оскільки є незрівнянно більш вибухонебезпечним.

Ця особливість прямо пов’язана з в’язкістю магми і вмістом в ній летючих речовин. Газова фаза, спочатку повністю розчинена в магмі, поступово відокремлюється в процесі сходження. Відносно невисока в’язкість (103 до 106 пуаз) в базальтах і базанітах не перешкоджає виділенню газів в атмосферу.

Вулкани першого типу з більш рідкими, текучими лавами мало схильні до вибухів. Навпаки, підвищена в’язкість андезитів, дацитів і ріолітів, що входять до складу лав «вторинних» вулканів, перешкоджає виділенню газів. Ця магма відносно багатше кремнієм і біднішими лугами, які забезпечують плинність; крім того, “вторинна” лава, безсумнівно, насичується водою з поверхні землі, і утворений пар додається до газів глибинного походження. Ті скупчуються в товщі лави, поки їх маса і тиск не досягають порога, за яким слідує раптове вибухове вивільнення.

Вулканічні вибухи можуть бути різного походження. Крім раптової «розрядки» газів, спостерігаються також вибухи, мабуть, хімічного походження — при миттєвому з’єднанні водню лавового розплаву з киснем повітря. Можливо, таким же чином взаємодіють інші летючі елементи. Поки дослідникам не вдалося просунутися в цьому напрямку, і на сучасній стадії важко навіть передбачити, яким чином можна вести дані дослідження.

У звичайних випадках «розрядки» газів також спостерігаються різні типи вибухів; вони залежать від ступеня в’язкості лав, температур, хімічних процесів, розмірів і концентрації в’язких речовин, їх гомогенності або гетерогенності, пористості покриваючих порід, морфології вулканічного апарату і т. д. Результати варіюються від вертикального вибуху з направленим фонтаном і колосальним викидом ігнімбритів (вулканічних туфів) до майже чистої газової фази з миттєвим згоранням при вибуху, які зносять вершину гори.

У зв’язку з цим важливо відзначити, що різні вибухові пароксизми, що спостерігалися досі, не наступали раптово. Як правило, їм передував більш-менш тривалий період наростання виверження. Кракатау, Безіменний, Мон-Пеле, Асама, Мерапі, Майон, Косегуина, Таравера, Асо, Везувій, Сакураджима — всі ці вулкани досить довго інтенсифікували свою активність, перш ніж відбувався вибух. Виняток склав лише Келуд на Яві; там вже в першій стадії виверження в повітря піднялися мільйони кубічних метрів води, що скупчилася в кратері. Хоча і тут свідчення суперечливі…

Ця особливість привела мене до висновку, що шокував багатьох, а саме, що з точки зору захисту населення немає ніякого сенсу передбачати наступ виверження. Важливо лише передбачити його подальший розвиток. Катастрофічні виверження припадають менше одного на тисячу, і нема чого даремно турбувати людей і починати рятувальні операції, бо у 999 випадках з тисячі це дасть той результат, що крики «Вовк!» хлопчика з казки: коли вовк дійсно з’явиться, ніхто йому не повірить.

Тим часом співробітники рідкісних вулканологічних обсерваторій намагаються, досить ніяково, вгадати саме початок виверження, грунтуючись на даних сейсмографії та клінометрії. Подібна практика принесла успіх один-єдиний раз: в 1958-1960 роках, коли сильна група гавайської вулканологічної обсерваторії, ведучи цілий рік спостереження за вулканом Кілауеа, що спав з 1955 року, зуміла за добу попередити про початок потужного виверження. Більше таких випадків не було, можливо, тому, що на Гаваях магма піднімалася з дуже великої глибини і досить повільно. В інших місцях вогнища розташовуються занадто близько до поверхні…

Французька школа сконцентрувала зараз свої зусилля на вивченні кореляції між різними параметрами еруптивної діяльності, що піддаються вимірам, в першу чергу — її газової фази. Зауважу відразу, що під еруптивними газами я розумію ті, що виходять при температурі понад 1000°С; фумарольні гази, які зазвичай аналізують у всьому світі, мають більш низьку температуру і до того ж змішані з повітрям і поверхневими водами, що складають до 9/10 їх обсягу.

Еруптивні гази являють собою рушійну силу вулканічного процесу, незалежно від того, чи грають вони пасивну роль (зменшують загальну щільність магми) або активну (захоплюють магму вгору по живлячому каналу). Тільки газова фаза дозволяє розплавленим щільним силікатним породам, обтяженим кристалами, піднятися крізь тріщини в земній корі. Без газів просто не було б вулканів.

Інша причина, вже практичної властивості, привертає інтерес до еруптивних газів: вони є тими вісниками, які швидко доносять від самих коренів інформацію про розвиток процесу, і по варіаціям тих чи інших фізико-хімічних параметрів газів можна судити про тип майбутнього виверження.

Потенційно вибухонебезпечна магма, як ми знаємо, має настільки велику щільність, що на глибині, де вона зазнає сильного гідростатичного тиску, її переміщення обчислюється в день сантиметрами, якщо взагалі не мікронами. Тому не підйом лави дозволить передбачити характер виверження (виняток, повторюю, становить понині випадок на Гаваях), а газова фаза. Коли під зростаючим тиском пари перенасичений газами силікатний розплав подолає внутрішній опір, а також опір оздоблюючих скельних порід, він виривається назовні, досягаючи іноді пароксизму.

Дослідження еруптивних газів під силу лише добре підготовленій групі фахівців. Перш за все, через ворожість оточення заміри доводиться проводити біля самого жерла вулкана; насичені кислотами гарячі гази дуже агресивні і швидко руйнують прилади та обладнання (яке ще належить доставити на вершину гори). Зараз, після восьми років роботи, ми вважаємо, що нам вдалося подолати більшу частину технічних труднощів, особливо що стосується взяття проб для хімічного аналізу, вимірювання температури і швидкості газів. Нами розроблені прилади, які дозволяють записувати певні параметри на відстані близько десятків, а то і сотень метрів від жерла, що позбавляє вулканологів від зайвого ризику. І все ж інформація, хоча і представляє значний інтерес, не дозволяє проводити статистичну обробку, достатню для побудови теоретичних моделей — на відміну від тих, що занадто поспішно будують деякі.

Переважне місце, яке займають гази в наших дослідженнях останніх років, не означає, що слід залишити інші способи «прослуховування» вулкана. Навпаки, тільки в кореляції максимального числа факторів лежить вирішення важкої проблеми вулканічного прогнозування. Крім сейсмології і тільтметрії, згадаємо диференціальну магнітометрію, гравітометрію та інші сучасні способи реєстрації вулканічного процесу.

Подібно до того, як генетики вивчають закони спадковості на мухах або бактеріях, чий ритм відтворення надзвичайно високий, а не на кроликах і собаках, так і вулканологи можуть сподіватися виявити закономірності еруптивної діяльності лише на активних вулканах, що вивергаються.

З цього випливає, що утримувати обсерваторії на заснулих вулканах безглуздо. Досить обладнати їх автоматичними детекторами і періодично контролювати записані результати. У разі, якщо дані почнуть вселяти тривогу, група з досвідчених вулканологів, представників різних дисциплін, прибуде на місце.

У вулканології немислимий прогрес без створення оснащених за останнім словом наукових центрів на пів дюжині постійно діючих вулканів (Етна і Стромболі в Європі, Ньюрагонго і Ерта-Але в Африці, Ереб в Антарктиді та інші), де повинна вестись підготовка кадрів у рамках справді міжнародного співробітництва. І тоді, якщо десь у світі почнеться виверження, компетентні фахівці зможуть в короткий термін дати науково обгрунтований висновок про найбільш ймовірний розвиток процесу і рекомендувати владі спосіб дій. Без такого підходу залишається тільки лженаука і пил в очі.

Автор: Гарун Тазієв, переклад з французької.