Е. Заварицкая
Вулканы
Далеко, на крайнем востоке нашей обширной страны находится полуостров Камчатка. Это суровый, малонаселённый край: люди живут здесь только по берегам больших рек и омывающих полуостров морей. Многое кажется непривычным человеку, впервые попавшему на Камчатку: и жизнь, и природа. Но больше всего поражают его внимание действующие вулканы — огнедышащие горы, как их называли в старину; в нашем отечестве они встречаются только здесь. На всём протяжении полуострова, с севера на юг, тянутся горные хребты, а над ними поднимаются, как шатры, правильной формы горы. Это и есть вулканы. Над некоторыми из них поднимаются столбы пара. Как говорят, вулканы курятся.
Трудно добраться до вершины вулкана. Даже местные жители — опытные охотники — редко проникают в глубь Камчатских гор, куда, зачастую, ещё не ступала нога человека. Редкими тропами, без дорог, приходится пробираться к подножью вулкана; на пути надо преодолеть долины, овраги, густой лес, где трава выше человеческого роста. Дальше путь переходит в безжизненную область чёрных камней. Тут и там вздымаются нагромождённые в беспорядке глыбы окаменевшего лавового потока. А выше, над всем этим хаосом из камней, поднимаются островерхие вулканы. Они так высоки, что покрыты вечным снегом. Если вулкан курится, снег на вершине тает и она выглядит тёмной, иногда красноватой.
Поднявшийся с большим трудом на вершину вулкана путник увидит среди нагромождения каменных глыб провал, вроде огромного жерла, это — кратер (рис. 1). По-гречески слово «кратер» означает чаша; кратер и похож на чашу. Дно кратера покрыто обломками крупных и мелких камней, а из трещин и отверстий на дне и в стенках кратера вырываются струи газа и пара, то с шипеньем и свистом, то спокойно. Они поднимаются вверх и образуют облачко над вулканом. Это действующий вулкан. Месяцы и годы он спокойно курится, пока не произойдёт извержение.
На всём земном шаре насчитывают 430 действующих вулканов, а число потухших — в несколько раз больше. Чаще всего вулканы расположены по берегам морей и на островах. Некоторые из них известны людям с давних времён. Извержения этих вулканов нередко сопровождались опустошительными разрушениями и большими человеческими жертвами. Эти грозные явления природы всегда привлекали внимание человека.
В самом деле, представьте себе, что испытывают люди, живущие вблизи вулкана, когда начинается его извержение. Сначала, за несколько дней или недель до извержения, вулкан начинает усиленно куриться; ночью над его вершиной стоит зарево. Затем вдруг из кратера вулкана начинает выбрасываться столб густых чёрных туч, окрестности погружаются во мрак; на большом расстоянии слышен подземный гул, земля содрогается, из кратера со взрывом и грохотом вылетают куски раскалённых камней, на землю льётся насыщенный пеплом и пылью дождь, молнии пронизывают мрак, и, наконец, из кратера выливается раскалённая, огненно-жидкая лава, которая огненной рекой течёт по склонам вулкана и сжигает на своём пути всё!
(Кто бывал на металлургических и стекольных заводах, тот видел, как текут огненно-жидкой струёй расплавленные металл, шлак или стекло. Лава больше всего похожа на шлак. Так же, как расплавленный шлак, она, остывая, затвердевает и превращается в камень).
Страх и ужас охватывают людей и приводят их в смятение. Ни разум, ни сила человека не могут помочь ему бороться против этого страшного явления природы. Спасая свою жизнь, люди бегут, бросая жилища и имущество, но на пути их настигает раскалённый лавовый поток или засыпает горячий пепел.
В древние времена, когда люди были неграмотны и не умели объяснять явления природы, грозная и разрушительная деятельность вулканов вызывала в человеке суеверие и страх. О вулканах складывались самые невероятные легенды. Так, почти у всех народов «огнедышащая гора» считалась жилищем умерших или злых духов. Камчадалы — жители Камчатки — думали, что вулканы — это жилище умерших людей и «гора начинает тогда гореть, когда они свои юрты топят».
Особенно много легенд и сказаний связано с вулканами, расположенными в Средиземном море, где раньше, чем в других местах, зародилась культура человечества. Древние греки, например, смотрели на вулканические области, как на владения бога огня Гефеста и как на место, где происходит борьба между богами.
Само слово «вулкан» происходит от острова Вулкано, находящегося в Тирренском море, близ Италии, который греки считали входом в ад и владением Вулкана — бога кузнечного дела.
Со временем на смену этих наивных представлений людей приходит истинное знание. Греки, арабы, затем римляне ещё за две тысячи лет до наших дней задумываются над строением земной коры и происхождением вулканов. Позднее учёные делают много остроумных предположений и догадок о происхождении Земли, строении гор и возникновении вулканов. Появляется наука о строении Земли — геология. А в конце прошлого века изучение вулканических областей, самих вулканов и постоянное наблюдение за их деятельностью выделяются в отдельную науку — вулканологию.
В настоящее время вблизи некоторых действующих вулканов построены особые вулканологические станции (обсерватории), где учёные ведут постоянное наблюдение за поведением вулкана.
Из действующих вулканов Земли широко известны: Везувий в Италии, Ключевская сопка на Камчатке, Стромболи в Тирренском море, Мауна Лоа и Килауэа на острове Гаваи в Тихом Океане, Мон Пеле на острове Мартинике (в группе Антильских островов), Катмаи на Аляске, Кракатау близ острова Ява и ряд других.
Познакомимся с их историей и деятельностью подробнее, чтобы лучше понять, каким образом и почему происходят извержения вулканов.
Вулкан Везувий находится в цветущей местности Италии, на берегу Неаполитанского залива Средиземного моря. Вблизи него расположен большой город Неаполь.
Самые первые наблюдения и описание извержения этого вулкана доходят до нас из глубокой древности. В те времена Везувий никто не считал вулканом. Это была просто большая круглая гора со срезанной вершиной. Там, на вершине, находилась большая круглая впадина с крутыми стенами, плоским ровным дном, и никто не подозревал, что эта впадина представляла старый обрушившийся кратер вулкана. У подножья горы раскинулись красивые города: Геркуланум, Оплонтис, Стабия и Помпей. Жители этих городов занимались заморской торговлей, украшали свой дома, строили богатые храмы. В Течение сотен лет Везувий не проявлял никакой деятельности, и люди спокойно трудились, возделывая сады и виноградники на его склонах.
Но вот, в 79 году от начала нашего летоисчисления разразилась ужасная катастрофа. Произошло извержение Везувия. Началу деятельности вулкана предшествовали землетрясения в окрестностях. Затем началось само извержение, представление о котором мы имеем из письма римского учёного Плиния Младшего к знаменитому римскому писателю Тациту. В этом письме Плиний описывает смерть своего дяди, который во время извержения находился на противоположном берегу Неаполитанского залива, на расстоянии двадцати пяти километров от Везувия.
Вот что пишет Плиний в своём письме: «24 августа около часа пополудни над горой показалось облако необычайной величины. Облако поднималось и по форме своей напоминало дерево, именно, сосну, ибо оно равномерно вытянулось очень высоким стволом и затем расширилось в несколько ветвей. Это облако поднималось вверх сильной струёй воздуха, а в том месте, где струя ослабевала, оно медленно расширялось. Облако имело местами белый цвет, местами же грязный или пятнистый, вероятно от примеси земли и пепла» (рис. 2). Дядя Плиния отправился через залив на судах спасать погибающее население окрестностей Везувия. «Чем дальше подвигались суда, тем горячее и сильнее был дождь из пепла; сверху стали падать куски пемзы и чёрные камни, обожжённые и растрескавшиеся от жара; море сильно обмелело и, вследствие извержения горы, доступ к берегу стал очень затруднительным. Между тем из Везувия вырывались широкие языки пламени и поднялся огромный столб огня, блеск и яркость которого только увеличивались вследствие окружающей темноты».
Когда дядя Плиния, высадившись на берег, зашёл к своему другу в дом, то скоро, как описывает Плиний, «двор, куда выходила дверь из дома, начал покрываться пеплом и пемзой настолько сильно, что дверь могла бы оказаться засыпанной. Обсудили, оставаться ли дома или выйти наружу, так как дом колебался от ужасных толчков и, казалось, вот-вот обрушится. Под открытым небом тоже было небезопасно, так как падали куски пемзы. Для защиты от падающих камней положили себе на головы подушки и привязали их платками. В это время, когда в других местах был ещё ясный день, здесь царила ночь, более тёмная и более зловещая, чем обыкновенно; многочисленные факелы и громадные языки пламени на Везувии не могли бороться с тьмой. Было решено отправиться на берег моря, но здесь было ещё ужаснее и страшнее. Угрожавшее им пламя и ужасный запах серы обратили некоторых в бегство и напугали моего дядю. Опираясь на двух слуг, он приподнялся, но тотчас снова упал навзничь. Я подозреваю, — пишет Плиний, — что густой дым задушил его…»
Это описание извержения Везувия может дать представление об ужасных переживаниях людей, находившихся тогда вблизи вулкана. Даже на противоположном берегу Неаполитанского залива пепел падал так густо, что надо было часто вставать и стряхивать его, иначе он засыпал бы человека и придавил своей тяжестью; всё вокруг было покрыто пеплом, точно снегом.
Когда, наконец, прекратился грохот, и из вулкана не вырывались больше тучи пепла и огня, мрачный вид представляла местность. На склонах горы, вместо цветущей богатой растительности, были потоки лавы, грязи и куски камней; у подножья горы, вместо богатых городов, остались одни развалины, а два города совершенно исчезли под покровом грязевых потоков и пепла.
Прошли века, и люди забыли об исчезнувших городах. Только через семнадцать столетий, случайно, при рытье колодца у подножья Везувия, нашли статуи греческих богов. Это послужило поводом начать раскопки, благодаря которым обнаружили засыпанный пеплом и залитый потоками грязи город Помпею.
Великолепные храмы, цирки, мастерские и многие произведения искусства того времени сохранились под слежавшимся пеплом. Значительная часть Помпеи в настоящее время раскопана и можно ходить по улицам древнего римского города, видеть постройки того времени, в которых сохранилась даже стенная живопись. При раскопках в затвердевшем вулканическом пепле находят пустоты и, заполняя их гипсом, получают фигуры погибших жителей города. Такие фигуры и различная домашняя утварь, найденная в жилищах, хранятся в музее (рис. 3).
Часть города ещё остаётся погребённой под слоем слежавшегося пепла, так называемого туфа, толщиною в несколько метров. Поверхность этого прочного покрова уже давно покрыта пышной южной растительностью. У подножья Везувия по-прежнему живут люди и разводят прекрасные сады и виноградники. Но с тех пор вулкан постоянно напоминает людям о своей жизни. Над вершиной его почти всегда вьётся облачко, — Везувий курится.
После 79 года Везувий извергался много раз. При каждом извержении выбрасываемый пепел, обломки горных пород и потоки лавы нагромождались на вершине вулкана, и теперь она представляет собой конус, окружённый остатками стенок прежней большой впадины, в которой начались извержения. С каждым новым извержением вершина Везувия то наращивается, то разрушается, но высота вулкана остаётся приблизительно около полутора километров.
Не все извержения Везувия были одинаковыми по своей силе и продолжительности. Чем дольше вулкан был в состоянии покоя, тем сильнее были его извержения. Одни из них происходили с сильными взрывами газа и выбросами мелкого песка, пепла и раскалённых камней; в других, кроме рыхлого материала, из кратера выливалась расплавленная и раскалённая добела лава. Потоки такой лавы стекали вниз по склону вулкана, достигали цветущих долин и, застывая каменной массой, превращали их в мёртвую пустыню. Несколько раз потоки лавы достигали селений и разрушали их.
Одно из больших извержений произошло в 1906 году. За полтора года до этого ужасного извержения в кратере вулкана поднималась раскалённая жидкая лава. Временами она выплескивалась через края кратера, и небольшие взрывы выбрасывали шлаки и пепел, нагромождая конус. Напор лавы был так велик, что она пробивала себе выходы сбоку конуса и выливалась оттуда небольшими порциями. Эта лава была настолько раскалена, что, выходя на поверхность, расплавляла старую, уже затвердевшую в камень лаву. Во время одного из таких излияний лавы группа учёных стояла недалеко от её истока на поверхности затвердевшей лавы. Вдруг под их ногами камни начали нагреваться так сильно, что стоять сделалось невыносимо. Отойдя в сторону, они стали наблюдать за тем местом, на котором стояли. Затвердевшая лава начала раскаляться добела, вздуваться, и, наконец, расплавленная масса потекла вниз по склону, как небольшой ручей.
Все эти явления только предшествовали извержению. 4 апреля 1906 года все жители окрестностей Везувия встревожились, глядя на вершину горы. Огромный столб тёмного пепла беспрерывно и с большой силой выбрасывался из кратера; вместе с парами и газами Везувий выбрасывал огромное количество мелких частиц лавы. Тучи пепла заволокли небо. Пепел падал вокруг в таком большом количестве, что даже в Неаполе жители ходили под зонтиками, укрываясь от пепла, как от дождя. Затем начались оглушительные взрывы и появились потоки раскалённой лавы. Пробив выходы на склонах вулкана, она стремительно потекла вниз, к населённым местностям. Люди в страхе покидали свои дома, спасаясь от надвигающейся смерти. Сильные толчки землетрясения, частые взрывы огромной силы, темнота, прорезываемая молниями и освещаемая лавой, оглушительный гром приводили людей в отчаяние и ужас. В течение четырёх дней вулкан дрожал и бурлил, как гигантский кипящий котёл.
Утром 8 апреля бурное извержение закончилось. Началась другая деятельность вулкана. Из кратера непрерывно несколько часов подряд вырывался струёй огромный столб газов, вынося с собой небольшие количества пепла и образуя гигантское клубящееся облако, напоминающее по форме кочан цветной капусты одиннадцати километров в вышину. Сила давления, с которой выдувало тучу из кратера, была настолько мощной, что не с чем сравнить это могучее явление природы.
Через день это удивительное, страшное явление сменилось другим. Вулкан стал выбрасывать густые клубы газовых облаков, настолько переполненных вулканическими обломками и пеплом, что наступил полный мрак. Молнии с треском и громом разрывали чёрные облака, сугробы пепла покрывали толстым слоем Везувий и его окрестности (рис. 4). Горячие лавины скатывались вниз по склону горы. Непроницаемая тьма покрывала Неаполь и окружающую местность. Сотни тысяч людей, охваченные ужасом, покидали города.
28 апреля к выбросам чёрного пепла присоединился обильный ливень; образовались огромные потоки грязи, которые причинили большой вред и привели к новым человеческим жертвам. Только 30 апреля извержение окончательно прекратилось.
Извержения Везувия происходили ещё много раз, а последнее произошло уже во время войны. 20 марта 1944 года из Неаполя сообщалось, что «извержение Везувия становится всё более и более серьёзным и, несомненно, превзошло по своим размерам все извержения этого вулкана после 1906 года».
Жители Камчатки очень давно знают об извержениях вулканов и называют их «горящими горами». Благодаря тому, что селения на Камчатке расположены сравнительно далеко от вулканов, страшные извержения последних не приносят здесь больших бедствий.
На всём полуострове насчитывают 129 вулканов; из них 20 действующих или находящихся в состоянии покоя, остальные потухшие. Самый большой и самый деятельный камчатский вулкан — Ключевская сопка (рис. 5).
Нет ни одного вулкана на земном шаре, который почти прямо от уровня моря подымал бы свою вершину почти на пять тысяч метров. Белоснежная вершина Ключевского вулкана, имеющая форму правильного конуса, в ясную погоду видна с моря на расстоянии 400 километров. А ночью, во время извержения, огненное зарево над вершиной видно с Беринговых островов. За последние 200 лет произошло 20 крупных извержений вулкана, но действует он почти непрерывно, выделяя из кратера газы и пепел. Временами происходят извержения с выбросами и излияниями раскалённой жидкой лавы.
Выбросы рыхлого материала и излияния лавы раз от раза увеличивают конус Ключевского вулкана. Наши учёные сделали подсчёт возраста Ключевского вулкана, сопоставляя объём лавы последнего извержения (4,4 кубического километра) с объёмом лав всего вулкана. Этот объём приблизительно равен 3400 кубическим километрам. Следовательно, для образования вулканического сооружения Ключевской сопки потребовалось 700 крупных извержений. В течение последних столетий извержения Ключевского вулкана происходили в среднем через 7–8 лет. Отсюда учёные предполагают, что Ключевский вулкан возник, примерно, пять тысяч лет назад.
Благодаря тому, что Камчатка малонаселённая область, извержения вулканов здесь наблюдали большей частью случайные путешественники и местные жители — охотники и рыболовы, которые обыкновенно только издали видели «горящие» огненные горы. Но за последние десять лет, с тех пор, как около Ключевского вулкана построена вулканологическая станция, за вулканом ведётся непрерывное наблюдение, и мы узнали много нового.
Длительный период извержений Ключевской сопки изучался с 1935 по 1939 год и подробно наблюдался советскими учёными, которым удалось далее спуститься в кратер действующего вулкана, конечно во время некоторого затишья его деятельности.
Вот что рассказывают эти смельчаки: «Ещё одно нечеловеческое усилие, и мы вступили на вершину Ключевского вулкана. Перед нами была огромная впадина кратера, где из узкого жерла на дне ежеминутно происходили взрывы. Белый дым заволакивал кратер. От взрывов, казалось, дрожал весь вулкан. Клубы тёмного, порой белого дыма стремительно взвивались вверх, закрывая Солнце. Тучи пепла и камней, из которых многие отливали ярко-красным цветом, веером вздымались на 200–300 метров вверх и с грохотом возвращались обратно. Забыв усталость и опасности, мы стали спускаться в кратер.
Ледяные глыбы, громоздясь друг на друга, создали невысокий уступ, затем шёл пологий спуск. Рыхлый пепел покрывал всё дно кратера. Мы погружались в него по колено. Идти было опасно и трудно. Осторожно нащупывая каждый шаг, мы направились к грохотавшему жерлу. Тянуло подойти ближе и заглянуть во внутрь. От острого запаха сернистого газа и хлористого водорода щекотало в носу и першило в горле. Вечерний мрак царил в кратере. Яркая окраска раскалённых камней выступала резче и ярче. Грохот и гул потрясали весь кратер. Подходить к жерлу было опасно. На расстоянии 20–30 метров от границы падения камней мы занялись фотосъёмкой. В это время раздался страшный грохот. Гигантское облако взвилось вверх и усыпало всю чашу кратера градом раскалённых камней. Мы бросились бежать. Еле дыша, по верёвке выбрались наверх. Кратер не успокаивался. Огромные клубы тёмного дыма стремительно вырывались один за другим и заволакивали кратер.
Нам оставалось одно: спускаться вниз — к стоянке».
Такое рискованное предприятие прошло благополучно потому, что вулкан находился в относительно спокойном состоянии. Но могло быть иначе. При более сильном взрыве смельчаки могли бы погибнуть.
На Ключевском вулкане часто случается, что при некоторых извержениях лава выливается не только из глазного верхнего кратера, а находит или пробивает выходы на склонах, образуя так называемые «паразитные вулканы». Найдя такой выход на поверхность через какую-нибудь трещину на склоне вулкана, или со взрывом пробив его под давлением скопившихся газов, лава потом растекается по склону и застывает около своего выхода — жерла. Глыбы камней, шлака и пепла нагромождаются около отверстия, и, таким образом, появляется новый конус с кратером и жерлом посредине. На склонах Ключевского вулкана можно встретить сотни таких небольших «паразитных конусов» (рис. 6).
Учёным удалось подробно наблюдать извержение «паразитного конуса», образовавшегося в 1933 году. Один учёный рискнул приблизиться к кратеру на расстояние 50 метров. Рядом с кратером, из бокового отверстия в конусе, как тесто из переполненной квашни, появилась лава. Один за другим раздавались взрывы. Летящие в воздух куски лавы закручивались и рвались на части. Они падали на склоны, иногда даже позади наблюдателя, сплющивались и сползали вниз. Ночью эта картина выглядела особенно красиво. Из кратера вырывался сноп огненных брызг, далеко освещавший окрестности. Взрывы, грохот, свист лавы, с силой выбрасываемой в воздух, временами шипение газов, вырывающихся из отверстий, непрерывные колебания почвы — всё это приводило в тревогу лесных зверей и даже жителей села Ключей, расположенного в 30 километрах от вулкана.
Жидкая раскалённая лава, выливаясь из кратера, обычно, как ручей, потоком течёт вниз по склону. Пройдя некоторое расстояние, лава становится более густой, поверхность потока остывает и образуется корка, но поток движется дальше, пока лава под коркой не сделается вязкой или застынет.
На такой корке движущегося потока лавы, стекающей из другого «паразита» Ключевского вулкана, наши молодые учёные в 1938 году совершили замечательный дрейф во время извержения. Для измерения температуры расплавленной лавы и сбора выделяющихся из неё газов два самоотверженных научных работника перескочили на корку движущегося потока лавы и, плывя на ней, производили свои научные наблюдения. Толщина корки была такова, что её можно было пробить железным прутом. Температура корки у подошв их ног была так высока, что приходилось прыгать с ноги на ногу, чтобы устоять на этой горячей лавовой почве. На корке лавового потока то и дело лопались пузыри, из которых выделялся газ. Смелые исследователи пытались уловить эти газы, но как только они накрывали воронкой пузырь, он лопался сбоку и газ уходил в сторону. Всё же им удалось измерить температуру расплавленной лавы через пробитое в корке отверстие. На глубине 45 сантиметров температура лавы была 800 градусов. Проплыв некоторое время на этой корке, они благополучно перешли на остывший, раньше излившийся поток.
Последние извержения Ключевского вулкана происходили в конце 1944 и в 1945 годах. С декабря 1944 года началось извержение из кратера на вершине вулкана. С перерывами оно продолжалось до ранней весны. Затем наступило затишье, а летом 20 июня 1945 года лава прорвалась на восточном склоне вулкана. Вдоль трещины, спускавшейся по склону, образовалось несколько воронок от взрывов газа и в нижнем конце образовался паразитный конус из шлаков и другого выброшенного материала. Из кратера этого конуса вылился большой поток лавы. Извержение это также подробно изучалось нашими учёными.
На географической карте очертание Италии очень похоже на сапог. Этот сапог почти со всех сторон омывается морями, а самый конец, или союзка сапога, как бы оторвалась и плавает отдельно. Это большой остров Сицилия. К северу от него, в Тирренском море, находится несколько маленьких островов вулканического происхождения, называемых Липарскими или Эоловыми островами. Самый крайний к северу представляет собой вулкан Стромболи, поднимающийся прямо из моря на высоту 900 метров (рис. 7); он замечателен тем, что с незапамятных времён не прекращает свою деятельность.
Этот непрерывно действующий вулкан имеет много интересных особенностей. На Стромболи не бывает сильных извержений с излияниями лавы, но его конус с клубами дыма на вершине известен каждому, кто проезжал Тирренское море.
Чтобы познакомиться с замечательными особенностями Стромболи, надо подняться на вершину его и заглянуть в кратер. Стоя на краю кратера, можно спокойно наблюдать, что делается на дне его, которое находится на глубине приблизительно ста метров ниже края кратера. Дно имеет несколько отверстий. В одних происходят частые взрывы, подобно выстрелу из большого орудия; другие выходы выделяют лишь клубы белого дыма, а некоторые спокойно и медленно наполняются жёлтым дымом. Но всего замечательнее отверстия, выделяющие полужидкую, тягучую, раскалённую докрасна лаву: время от времени поверхность лавы в этих выходах вздувается, и лава, разорвавшись, выбрасывает огромное количество паров; пары увлекают за собой раскалённые комки лавы и куски шлаков и подбрасывают их вверх на несколько сот метров. Когда это извержение прекращается, в отверстии опять начинают собираться пары. Они вспучивают лаву, разрывают её, и комки лавы снова взлетают вверх, с грохотом падая на дно кратера. Такие взрывы происходят в течение часа от одного до трёх раз.
Описанная деятельность Стромболи называется ритмической взрывной деятельностью и длится в течение многих столетий, с незапамятных времён.
Ночью это явление представляет очень красивое зрелище: при каждом взрыве столб пара озаряется снизу ярко-красным пламенем раскалённой лавы, затем это зарево бледнеет и появляется снова через несколько минут. Это исключительное явление видно в море со всех сторон на расстоянии до полутораста километров, и Стромболи представляет собой как бы естественный маяк в Средиземном море.
Стромболи считается также предсказателем погоды у моряков Средиземного моря. Во время душных южных ветров взрывы вулкана усиливаются и учащаются, а перед бурями и ненастьем увеличивается количество выбрасываемого дыма.
В середине Тихого океана находится группа островов, так называемый Гавайский архипелаг. На Гаваи, самом крупном острове архипелага, находятся замечательные, почти единственные в мире, вулканы. В сущности весь остров является огромным вулканом, поднимающимся из океана. Этот остров-вулкан, если считать его от подножья на дне океана, представляет огромное вулканическое сооружение, построенное из многочисленных лавовых потоков. Благодаря излияниям очень жидкой лавы, вулкан имеет не обычную форму конуса, а представляет пологий огромный купол, как бы опрокинутый таз.
Целый ряд своеобразных особенностей — плоские формы вулканов, огромные кратеры с пылающими лавовыми озёрами, спокойная деятельность без бурных взрывов с выбросами пепла и потому почти полное отсутствие рыхлых вулканических продуктов, наконец, подвижность жидких расплавленных лав, которые образуют светящиеся фонтаны и лавопады — все эти интереснейшие проявления вулканической деятельности привлекают внимание к вулканам острова Гаваи.
На плоской вершине острова находится кратер вулкана Мауна Лoa. Это огромный провал с поперечником около десяти километров; дно провала заполнено лавой. Мауна Лоа — самый большой вулкан в мире, если считать его основание со дна океана. Над уровнем моря он поднимается на 4166 метров, а от дна океана более восьми километров.
Другой вулкан Килауэа, на том же острове, располагается как бы на уступе склона вулкана Мауна Лоа на высоте 1200 метров. Здесь, на ровной плоской местности находится замечательное пылающее лавовое озеро. Это и есть кратер Килауэа. Невысокое расположение кратера, лёгкий подъём, гостиница близ самого кратера дают возможность путешественникам легко ознакомиться с исключительно грандиозными явлениями Килауэа.
От прибрежного городка Хило путь к вулкану идёт сначала через поля сахарного тростника, потом через тропический лес, который переходит в редкий кустарник, затем — по обнажённым потокам застывшей лавы и, наконец, открывается вид на кратер. Кратер Килауэа представляет овальной формы впадину с обрывистыми краями около пяти километров в поперечнике и метров полтораста глубиной. Такой обширный и плоский кратер называется кальдерой.
Вот что рассказывает профессор Павлов о лавовом озере Килауэа:
«Мы на краю кальдеры и спускаемся на её дно по лавовым обломкам. Почти плоское дно этой кальдеры состоит из застывших, как бы навороченных один на другой, слоёв чёрной лавы, прорезанных в разных направлениях трещинами, из которых местами поднимаются беловатые пары; местами края трещин покрыты снежно-белыми налётами гипса. В некоторых местах возвышаются неправильные конусы, образовавшиеся из комков полузастывшей лавы, выброшенных из трещин. Некоторые из них имеют на вершинах отдушины, из которых вырываются струйки пара. Несколько в стороне, ближе к краю кальдеры, замечается довольно обильное выделение паров. Здесь, на дне большой кальдеры, находится вторая ещё более глубокая впадина, также с отвесными краями, метров 700–800 в поперечнике и весьма изменчивой глубины, а на дне её озеро расплавленной лавы, обыкновенно занимающее не всё дно впадины, а оставляющее у краёв кайму твёрдой лавовой корки».
«Перед нами одно из замечательнейших на Земле явлений. Днём мы видим свинцово-серую ровную поверхность, обнаруживающую местами медленное горизонтальное движение; по виду она напоминает поверхность илистой полужидкой массы, но она излучает жар, который мы чувствуем на своём лице».
«Все предметы, видимые сквозь горячий воздух над лавой, дрожат и колеблются. Во многих местах масса как бы кипит; в этих местах она подбрасывается выходящими газами немного вверх и кажется тогда красною, как расплавленный сургуч, причём слышен особый характерный шум, вроде урчания. По временам в разных местах озера, и обыкновенно в нескольких сразу, это кипение усиливается, брызги лавы начинают подбрасываться всё выше и выше, чаще и чаще, шум усиливается и, наконец, взвивается настоящий лавовый фонтан на высоту четырёх-шести и более метров в виде красной шумящей и рассыпающейся каплями струи (рис. 8). Серая поверхность озера представляет собою твёрдую тонкую корку застывшей лавы, а находящаяся под нею лава оказывается раскалённой чрезвычайно подвижной жидкостью. Некоторые особенности всего лучше наблюдаются ночью. Лавовое озеро представляет тогда ни с чем не сравнимое по своей величественности зрелище. На всю поверхность озера как бы наброшена подвижная сеть из ярко светящихся резко очерченных зигзагообразных трещин, разделяющих отдельные участки застывшей лавы — сеть молний, но не моментально вспыхивающих, а медленно изменяющих свою форму и расположение, вследствие движения отдельных пластин коры. Во многих местах из трещин выбрасываются яркие искры и изливаются небольшие светящиеся струи быстро застывающей лавы, так что вся поверхность как бы искрится и на этом-то искрящемся фоне по временам выбрасываются ослепительно светлые лавовые фонтаны. Лава, образовавшая плитки коры, подойдя к светлому расплавленному вокруг фонтана участку, наклоняется и тонет. Иногда 6–10 фонтанов действуют одновременно, и шум их очень напоминает шум морского прибоя. После усиленной деятельности фонтанов уровень лавы в озере понижается; когда фонтанов мало — он повышается. Во время слабого дождя, от падения капель воды на раскалённую поверхность, озеро окутывается облаками; если дождь сильнее, то облака тёплого пара совершенно скрывают всё дно и края второго кратера, так что нет никакой возможности ориентироваться в местности, а ночью пары просвечивают красноватым цветом и кажутся накалёнными. В отличие от устрашающих взрывов вулканов типа Везувия, деятельность Килауэа поражает своим величественным спокойствием».
Спокойная деятельность Килауэа является обычным состоянием вулкана. Но иногда его деятельность усиливается, и тогда лава поднимается выше краёв озера, переливается и растекается языками или клочьями по дну кальдеры (рис. 9). Деятельность фонтанов усиливается, их появляется значительно больше, и лава подбрасывается выше. Нередко огненно-жидкая лава разливается по всему дну кальдеры, образуя огромное огненное озеро, но это продолжается недолго. Вдруг лава быстро уходит обратно в кратер, как будто там образовалась какая-то пустота, и лава стремится заполнить её. Края разлившейся по кальдере лавы застывают натёками в виде языков и клочьев или скручиваются, как канат. Излияния лавы из Килауэа и особенно из Мауна Лоа являются самыми большими, о каких известно в науке.
Мощные извержения Мауна Лоа являются исключительным зрелищем, благодаря огромным фонтанам огненно-жидкой лавы, которые бьют не только в самом кратере вулкана, но и вырываются с боков его. Жидкая лава подбрасывается на высоту сотен метров, а иногда фонтан достигает и тысячи метров. Отдуваемые ветром брызги жидкой лавы вытягиваются в тончайшие нити и относятся на далёкое расстояние. Вырывающаяся из боковых выходов лава, как быстрый речной поток, с оглушительным рёвом течёт по склонам горы, стремительно спадает по уступам и порогам, образуя лавопады. По краям таких потоков от жара образуются ужасающей силы смерчи, которые с ураганом сопровождают стекающую лаву.
Каждое большое извержение Мауна Лоа доставляет такое большое количество лавы, что из неё можно было бы построить весь Везувий.
Одно из невиданных, грандиозных и губительных извержений произошло в 1902 году на острове Мартинике (в группе Антильских островов около Центральной Америки). Это было совсем особенное извержение. О подобных извержениях до того времени ничего не знали. 8 мая вулкан Мон Пеле, расположенный на северном конце острова, выбросил огромную раскалённую тучу из газов, переполненную тонким пеплом и крупным твёрдым материалом. Но вместо того, чтобы взлететь вверх, как это наблюдалось раньше на других вулканах, туча устремилась вниз, и с необычайной быстротой скатилась по склону, распространяя смерть и опустошение на своём пути.
Цветущий город Сен-Пьер, расположенный у подножья вулкана, на берегу моря, был полностью уничтожен раскалённой тучей в течение нескольких минут. Дома были сожжены и исковерканы, а 28 тысяч жителей города — удушены и сожжены. Из всего населения города спасся лишь один арестант, заключённый в тюрьме.
Свидетелями этого губительного извержения остались только люди, жившие в тех окрестностях вулкана, которых не коснулась ужасная туча.
Рассказывают, что за три месяца до катастрофы вулкан стал проявлять слабую деятельность, но жители не придавали этому большого значения, хотя чувствовали неприятный запах сернистого газа, и в домах чернели серебряные вещи. Потом ощущались слабые землетрясения, и только в конце апреля в первый раз из кратера Мон Пеле поднялся чёрный столб паров с пеплом, который слегка запорошил город. Вода в источниках и реках то исчезала, то прибывала, образуя бурные грязевые потоки. Позднее из кратера поднялся столб пара, который всё увеличивался и становился гуще и чернее от выносившегося вместе с ним пепла, его прорезали молнии и слышались раскаты грома и гул. Пепел разносился по всему острову.
В ночь с 4 на 5 мая в кратере послышались сильные взрывы, над вулканом засверкали молнии; река вышла из берегов и бешеным потоком понеслась к морю, производя разрушения. Затем началось сильное грязевое извержение, и огромная, дымящаяся масса густой грязи и больших глыб полилась по склону горы, снося всё на своём пути. Скатившись в долину реки, грязевая лавина устремилась по долине к морю и разрушила на пути завод, где 25 рабочих были первыми жертвами извержения.
7 мая все реки, спускавшиеся с голых склонов Мон Пеле, опять вышли из берегов. Пепла падало так много, что под его тяжестью сгибались деревья и рушились дома. Ночью над кратером было заметно зарево. Жителей Сен-Пьера охватило беспокойство, но к утру следующего дня небо прояснилось. Из кратера спокойно поднимался вверх столб паров. И вдруг произошло то ужасное явление, которое погубило весь город и сделало вулкан Мон Пеле известным во всём мире.
После оглушительного взрыва из кратера вулкана вырвалась огромная чёрная туча и со страшной быстротой понеслась по склону прямо на город. Клубясь, расширяясь во все стороны, сливаясь с небом вверху и сжигая всё на земле, прорезываемая молниями, раскалённая масса облаков скатилась к морю, оставляя после себя груды развалин и пожарище Сен-Пьера (рис. 10).
Площадь в 58 квадратных километров была погребена под покровом серого пепла и камней.
Из промчавшейся раскалённой тучи выпали не только мелкие частицы пепла, но и крупные обломки раскалённых камней и даже глыбы величиной с большую избу. Пары и газы тучи несли с собой раскалённый материал. Эта раскалённая масса и была причиной катастрофы (рис. 11 и 12).
За первой ужасной тучей последовали другие, но меньше по размерам. Вместе с тем, в самом кратере вулкана стала медленно подниматься полузастывшая лава. Она была похожа на огромную пробку, которую подземные силы выдавливали из жерла. Постепенно над кратером образовался купол, но часть лавы всё продолжала выпирать кверху, образуя остроконечный столб, поднимающийся, как игла, над вершиной вулкана. На рис. 13 эта удивительная «игла» снята с более близкого расстояния.
Лава, выпиравшая из кратера Мон Пеле в виде купола, была раскалена и пропитана газами. Вырываясь из лавы через образовавшуюся корку, газы производили взрывы, которые и давали ужасные раскалённые тучи, вроде той, какая погубила Сен-Пьер.
Когда извержение прекратилось совершенно, «игла» на вершине вулкана разрушилась от дождей и ветра.
Примерно через 25 лет после страшной катастрофы, уничтожившей Сен-Пьер, извержения вулкана Мон Пеле повторились. Такие же раскалённые тучи скатывались по склонам, но на этот раз, к счастью, не было человеческих жертв.
Вулкан Катмаи на Аляске был в состоянии покоя с незапамятных времён и взорвался в 1912 году. Лишь за день до извержения случайные наблюдатели видели издали, как на Катмаи появилась тёмная туча. К счастью, вулкан находится в необитаемой северной местности, где нет людей, и поэтому не было жертв. За несколько дней до извержения ощущались резкие толчки землетрясения. 6 июня 1912 года произошёл взрыв ужасной силы. Он был слышен за 1200 километров. Затем последовало ещё два сильных взрыва, вулкан пришёл в состояние непрерывного сильного извержения и действовал в течение двух месяцев.
Взрывами было выброшено около двадцати кубических километров изверженного материала, который покрыл окружающую местность слоем толщиной до трёх метров. В продолжение шестидесяти часов вся окрестность была окутана густым мраком. Дождь из вулканического пепла шёл беспрерывно в течение двадцати пяти часов.
Величину этого огромного извержения можно представить себе, если вулкан Катмаи вообразить на месте Москвы. Тогда весь город был бы погребён под слоем пепла в несколько метров толщиной. Пепел выпал бы в Смоленске и Горьком, а Калуга покрылась бы слоем пепла в тридцать сантиметров толщиной и находилась бы в темноте в продолжение шестидесяти часов. Звуки взрывов были бы слышны в Крыму, на Урале и в Архангельске, а тонкая пыль разнеслась бы до Персии, Италии и Англии.
Через четыре года в район Катмаи была отправлена экспедиция американцев. Исследователи достигли вершины вулкана и нашли, что вершина конуса исчезла, а на её месте была огромная бездна кратера глубиной до тысячи метров и около двух километров в поперечнике. Тёмно-серые стены этой огромной ямы состояли из старых лавовых потоков, налегающих один на другой. На дне кратера было озеро с водой молочно-бирюзового цвета. Многочисленные струи пара выходили из расщелин около края озера. Величественная и мрачная картина кратера давала представление о той грандиозности события, которое произошло здесь четыре года тому назад.
Широкая лесистая долина к северо-востоку от Катмаи стала неузнаваемой. Погребённая под мощной толщей вулканического песка и пепла местность превратилась в ровную безжизненную равнину с тысячами струй пара и газов, выходящих из почвы. Эту долину назвали Долиной десяти тысяч дымов (рис. 14).
Учёные подробно исследовали эту местность. Оказалось что вулканический песок, заполнивший долину, был вынесен струями раскалённого газа из трещин в вулкане ещё до взрыва, как раз тогда, когда видели тёмную тучу. Раскалённый песок выдувался из трещин в таком большом количестве, что, как поток, заполнил всю долину и спёкся в пористую, каменную массу. Захваченные потоком раскалённого песка деревья были совершенно обуглены. Стремительность потока была такова, что деревья вырывались с корнем; такими они были найдены по краям потока.
Всё это показывает, что изверженный песчаный поток вулкана Катмаи был очень похож на раскалённую тучу Мон Пеле.
До сих пор мы рассказывали об извержениях вулканов, расположенных на суше. Но, как известно, три четверти земного шара покрыты водой — морями и океанами. Вулканические извержения под водой могут быть также часты и сильны, как и на суше, но они почти недоступны для наблюдения. Только с кораблей случайно замечают внезапное появление над водой столбов пара, газа и пламени, или плавающую на поверхности в большом количестве пемзу. Мореплаватели иногда наталкиваются на неожиданные мели или вновь появившиеся островки, которые со временем опять исчезают. Такие явления наблюдались в Средиземном море. Вулканические силы находят выход где-нибудь на дне моря, и продукты извержения нагромождают конус, который вырастает до поверхности воды. Если в таком извержении преобладают рыхлые выбросы — пепел, шлак, пемза, — то сооружение быстро размывается водой; если же подводный вулкан извергает больше лавы, то вода не так легко разрушает конус, и вулкан выходит на поверхность воды и продолжает свою деятельность, увеличиваясь в размерах. Таковы описанные выше вулканы — острова Гаваи и Стромболи.
Деятельность таких поднявшихся из воды вулканов, как и всех других, постепенно замирает, затем прекращается совсем и остаются каменистые острова.
Интересная история произошла с островом Фердинандея в Средиземном море, который образовался в результате подводного извержения. Он просуществовал несколько месяцев и был разрушен морскими волнами. Этот остров за время своего существования получил семь разных названий и чуть было не послужил предметом спора между Англией и Францией.
Остров Фердинандея образовался на довольно глубоком месте моря, близ южного берега Сицилии, и впервые был замечен английским судном, которое наскочило на неожиданную мель. Через десять дней капитан сицилийского судна заметил на этом месте, как огромная масса воды поднялась на несколько метров выше уровня моря. Вода бурлила некоторое время, затем успокоилась, и над морем со страшным шумом поднялось густое облако дыма. Поднятие острова из воды видели также люди, уже специально поехавшие наблюдать это подводное извержение. Подойдя на яхте на небольшое расстояние, они увидели маленький чёрный остров, похожий на кольцо. В середине этого острова был ясно виден кратер, из которого выбрасывались белые, похожие на вату, клубы пара; через каждые две-три минуты эту белую массу прорезывало огромное количество чёрных камней, взлетавших со страшной быстротой и рассыпавшихся вверху в виде снопа. Яркие молнии пробегали сквозь столб паров и пепла. Раскалённые камни со свистом и шипением падали в воду. Такие извержения длились минут по десять, потом наступало спокойствие, затем снова возобновлялось извержение. Поверхность острова всё более и более увеличивалась. Через месяц извержение совершенно окончилось, и появившийся из глубины моря остров достиг размеров около пяти километров в окружности.
И англичане и французы одновременно оспаривали право на владение этим островом. Но, пока они спорили, морские волны быстро разрушили остров, сравняли его с поверхностью моря, и через шесть месяцев здесь уже ничего не было видно. В настоящее время там, где возвышался остров Фердинандея, проходят без затруднения морские суда.
Другой район подводных извержений находится вблизи Аляски, где мы уже видели вулкан Катмаи. Там вырос из-под воды остров Иоанна Богослова. Выступив на поверхность моря, как извергающийся вулкан, он в течение двадцати лет продолжал извергаться и расти; он размывался морскими волнами, но частые извержения быстро восстанавливали его. Постепенно лава сделала остров прочным, не поддающимся разрушению морских волн и ветров.
Вулканические острова находятся в большом количестве в Атлантическом и Тихом океанах.
В южной части Тихого океана через острова Яву и Суматру проходит линия вулканов. Интересна история одного из них — вулкана Кракатау. В Зондском проливе три небольших вулканических острова образовали разорванное кольцо, которое представляло как бы остатки краёв большого кратера. Когда-то, очень давно, это был огромный вулканический конус, который поднимался со дна моря. Потом, вероятно, во время какого-то очень сильного извержения, вулкан обрушился, и только остатки стен его кратера, в виде кольца, остались видны над водой. На самом большом из этих выступов образовался новый вулкан — Кракатау. За свою продолжительную деятельность извержения Кракатау увеличили остров в объёме и в высоту. Потом наступил период продолжительного покоя, после которого деятельность Кракатау неожиданно началась с сильного извержения (рис. 15). Вулкан стал выбрасывать такое огромное количество паров и вулканического материала, что остров за короткое время увеличился почти вдвое, примерно до тридцати квадратных километров. Но затем, 26 августа 1883 года, ужасными взрывами была снесена большая половина острова. От Кракатау уцелела только третья часть. Там, где была земля, стало море глубиной 200–300 метров. От конуса осталась лишь отвесная стена, возвышающаяся на 800 метров над уровнем моря (рис. 16).
Любопытны подробности этой катастрофы, которую наблюдали проходящие мимо корабли и население с берегов Явы и Суматры.
В продолжение двух дней гора грохотала и выбрасывала огромные столбы пемзы, шлаков и тягучей тестообразной грязи. Всё это поднималось на огромную высоту и устремилось на острова Яву и Суматру. В море бушевала страшная буря, мелкие суда тонули в морской пучине или выбрасывались на берег. Густые тучи пепла засыпали палубы близ проходящих кораблей. Морские волны высотой в десятиэтажный дом производили опустошающие разрушения на берегу. Берега Явы и Суматры были покрыты грязью, пеплом, вырванными деревьями, трупами животных и людей. Вся пышная, цветущая растительность берегов была смыта. Всё население острова Сёбези, расположенного в 20 километрах от вулкана, погибло. На расстоянии 228 километров от Кракатау — в городе Батавии, на острове Яве, — стены домов давали трещины и лопались окна. Когда большая часть горы обрушилась в море, то волнение было так сильно, что огромные волны были замечены на всех океанах земного шара!
Очень тонкая вулканическая пыль, выброшенная при извержении Кракатау, пропутешествовала вокруг света. Она долго висела в воздухе и была причиной необыкновенно красивых закатов и восходов Солнца в следующую зиму и весну.
Позднее Кракатау возобновил свою деятельность, как подводный вулкан. Многочисленные подводные взрывы и струи пара, поднимающиеся из глубины на поверхность моря, говорят о том, что кратер Кракатау образовался где-то под водой.
Из всего того, что мы узнали о различных вулканах, видно, что газы играют главную роль при извержениях. Даже в тех вулканах, где извержение сменяется длительным промежутком покоя, газы дают о себе знать, напоминая, что вулкан ещё жив. В кратере и поблизости от него из трещин, просачиваясь через изверженную рыхлую породу, пробиваются струйки паров — фумароллы. Иногда они выходят с такой силой, что шипят и свистят, как пар из паровоза, в других случаях выделяются еле заметно. Эти пары и газы выносят с собой разные вещества, которые налётами покрывают почву около выходов струй.
Обычно очаг огненно-жидких масс находится глубоко под земной поверхностью и выделяющиеся из него газы и пары, поднимаясь кверху, проходят длинный подземный путь. По пути они нагревают почву, смешиваются с подземными водами и, охлаждаясь, сами переходят в горячую воду с растворёнными в ней различными веществами. Когда эта вода выходит на поверхность в виде ключей, получаются горячие минеральные источники, очень распространённые в вулканических областях.
Огромное количество таких горячих ключей находится на Камчатке. Многими из них пользуется местное население для лечения от разных болезней, особенно ревматизма. Температура воды горячих источников доходит до ста градусов. Особенно интересное зрелище ключи представляют зимой, когда среди снега от них идёт густой пар.
Но ещё более замечательны так называемые гейзеры. Это кипящие источники, в которых происходит настоящее извержение кипятка. Извержения гейзеров происходят через определённые промежутки времени. Извержение состоит в том, что кипящая вода сначала с бурлением и клокотанием собирается из-под земли в яме или бассейне среди камней. Толчками, поднимаясь вверх, вода заполняет яму до краёв, начинает выплескиваться через края, и, наконец, со взрывом и грохотом огромный столб кипятка, в сопровождении густого клуба пара взлетает вверх наподобие очень большого фонтана, рассыпаясь на высоте иногда до ста метров. Фонтан бьёт одну-две минуты, затем вода исчезает, постепенно рассеиваются клубы пара, и наступает полное спокойствие. Если заглянуть в яму, где только что было так много воды, яма оказывается совсем пустой, и только виден канал, который уходит под землю. Но вскоре опять слышен грохот и урчание, яма снова начинает наполняться водой, и опять повторяется описанное извержение.
Одни гейзеры действуют через короткий промежуток времени в 30–40 минут, другие — раз в сутки.
На Камчатке в Кроноцком заповеднике найдено много гейзеров. В долине реки Гейзерной насчитывают около двух десятков гейзеров, выбрасывающих воду на 10–50 метров вверх, и бесчисленное множество маленьких, толчками разбрызгивающих воду на один-два метра.
Почва около этих гейзеров обычно бывает согретой, а в некоторых местах даже горячей настолько, что жжёт ноги через подошву ботинок. Края ямы гейзера и окружающие камни покрыты разноцветными узорами накипи. Это разбрызгивающаяся вода оставляет на них содержащиеся в себе вещества в виде розового, коричневого и жёлтого осадков. Между камнями ютятся теплолюбивые растения ярко-зелёных цветов.
На Камчатке гейзеры открыты только недавно, и их видели очень немногие. В других странах — в Исландии, в Новой Зеландии и в Северной Америке гейзеры известны очень давно и представляют прекрасное зрелище.
Мы уже заметили выше, что горячие воды, поднимающиеся из земли по трещинкам, несут растворённые в себе различные вещества. В числе этих веществ имеются такие, которые, при охлаждении воды, действуют на стенки трещин и отлагаются в этих трещинах в виде руд, олова, меди, цинка и других полезных ископаемых. Такое образование руд происходит на большой глубине. Только некоторые вещества (соли и щёлочи) доходят в растворах горячих и тёплых источников до поверхности земли и придают этим источникам целебные свойства. Такие источники выходят из земли ещё долгое время после того, как в данном районе застынут расплавленные массы на глубине и прекратятся извержения. По растворённым веществам в водах этих источников, хотя уже и остывших, можно узнать об их связи с угасшей вулканической деятельностью.
На Северном Кавказе, в районе Минеральных Вод, поднимается ряд высоких гор, образованных давно застывшими лавами, и здесь же выходит из-под земли много целебных источников, которыми ежегодно лечатся тысячи трудящихся Советского Союза.
Познакомившись с деятельностью наиболее известных вулканов Земли, выясним теперь основной, интересующий нас вопрос: что же такое извержение вулкана?
В древние времена люди представляли вулканы горящими горами. На самом деле, в вулкане ничего не горит, так как там нечему гореть. Клубы дыма при извержениях представляют вырывающиеся из вулкана пар и газы, несущие мелкую пыль. А видимый огонь есть отражение расплавленной массы лавы в облаках пара над ней.
Мы привыкли считать, что внешний вид вулкана представляет гору с кратером наверху. Однако, это не всегда бывает так. Самое главное в вулкане не гора, которая может образоваться и не образоваться над вулканическим выходом, а самый выход, или жерло, откуда из глубины выходят вулканические продукты: пар, газы, пепел и лава. Газы, вырывающиеся из вулкана, выбрасывают рыхлый материал, который падает вокруг выхода, тут же выливается и лава; вот эти-то рыхлые материалы с лавой, нагромождаясь у выхода, и образуют постепенно гору. Однако, если лава очень жидкая, а деятельность вулкана проявляется с большими взрывами, то выброшенный материал разбрасывается или легко растекается на далёкие расстояния и таких гор, какими мы привыкли видеть и считать вулканы, не образуется.
Измерение температуры в глубоких шахтах и буровых скважинах показывает, что чем глубже под землю, тем теплее. Под земной корой на очень большой глубине происходит накопление тепла от некоторых особенностей каменных пород, так называемой радиоактивности. Накопление этого тепла местами доходит до такой высокой температуры, что каменные породы расплавляются. Такое тепло, как думают, накапливается в течение долгого времени. Сначала каменные породы размягчаются, к ним из окружающих, более глубоких частей, присоединяются газы. Увеличение газов ещё больше расплавляет каменные массы и получается очаг огненно-жидкого расплавленного материала. Масса расплавленной каменкой породы, находящаяся где-то под землёй на очень большой глубине, называется магмой.
Магма — греческое слово и обозначает тесто или месиво. Это название подходит для расплавленного вещества, более или менее вязкого и густого. Расплавленная до огненно-жидкого состояния магма может пениться от избытка газов и вместе с паром переливается через край кратера. Магма, которая выливается на поверхность во время извержения и уже потеряла много газов, называется лавой. Большое содержание газов в магме делает её более жидкой и подвижной. Она не только занимает большие участки в земной коре, но и растекается по трещинам. В них она застывает в виде жил. Если магма по трещинам попадает в верхние слои земной коры, где давление этих слоёв на неё меньше, газы выделяются из магмы, расширяются и прокладывают выход к земной поверхности. Чем меньше давление в верхних частях земной коры, тем легче газы расчищают себе путь кверху и, наконец, вырываются на поверхность, иногда увлекая за собой и расплавленный материал. Это и есть начало извержения.
Лава выходит из вулкана в расплавленном, жидком состоянии, а остывая, затвердевает, как камень. Газы и лава, извергаемые из вулкана, являются самыми главными материалами во время извержения.
Извержение лавы напоминает выталкивание из бутылки пробки газами шипучего вина, пива или газированной воды, выливающихся вслед за этим наружу. Жидкость, налитая в бутылку, сильно насыщена газом. Этот газ давит на стенки бутылки и выделялся бы из жидкости, если бы она не была заключена в прочную, плотно закупоренную бутылку. Жидкость в закупоренной бутылке совершенно спокойна и ничем не отличается от обыкновенной воды, налитой в стакан. Но стоит только ослабить пробку в горлышке бутылки, как жидкость приходит в движение, обильно выделяя пузырьки газа. Газ расширяется, с шумом выталкивает пробку и устремляется к выходу, увлекая с собой жидкость, которая пенится, разбрызгивается и уходит чрез края горлышка. Налитая в стакан жидкость продолжает ещё выделять пузырьки газа, которые, лопаясь на поверхности, поднимают брызги жидкости.
Описанное состояние газа в бутылке с жидкостью даёт представление о газах в магме, которые находят себе выход через закупоренное затвердевшей лавой жерло вулкана. Горячие газы давят на каменную пробку из старой лавы, частично её расплавляют, частично разрушают и со взрывом вырываются из кратера. С силой выходя через получившееся отверстие, они ещё более его расширяют, отрывая от стенок выхода и кратера куски старой застывшей лавы. Вместе с этим газы выносят и распылённую пену лавы.
Бывает, что взрывы огромной силы совсем срывают часть горы и совершенно изменяют внешний вид вулкана, как это произошло с вулканами Кракатау и Катмаи. Подобный же случай был и с вулканом Байдайсан в Японии. Конечно, такие взрывы, уничтожающие весь вулканический конус, случаются не часто, но и обычные взрывы сильно разрушают стенки и края кратера. Поэтому, как только вулкан успокаивается, происходят обвалы, которые заполняют пустоты, произведённые извержением; вот почему дно кратера всегда бывает покрыто обломками каменной породы.
Обломки, выбрасываемые вулканом, бывают самых различных размеров: от небольших кусков до огромных глыб в несколько кубических метров, весящих тонны. Наряду с этим, при извержении вулкана выбрасывается мельчайшая пыль, которую так и называют вулканической пылью, или пеплом. Она так мелка, что может переноситься в воздухе на огромные расстояния. Вулканический пепел — это лёгкий, мелкий порошок, чаще сероватого цвета, — поэтому и дали ему название пепла. Ничего общего с горением он не имеет. Это раздробленные в пыль осколки старой лавы и мельчайшие частички жидкой лавы, выброшенные из вулкана струями газа.
При извержениях пепел, песок и обломки покрупнее, называемые лапиллями (по-итальянски это значит камешки), разбрасываются на площади в сотни километров. Местами пепел ложится толстым слоем и со временем плотно слёживается; тогда он образует пласты более или менее твёрдой каменной породы, так называемый вулканический туф. Так же, как и лава, туф сохраняется долгие тысячелетия после того, как вулкан уже давно потухнет. Он бывает красного, чёрного, коричневого и жёлтого цветов и идёт на постройки домов, как например, у нас в Закавказье.
Грязевые потоки, которые бывают при некоторых извержениях, происходят от одновременного выброса из кратера пепла и огромных облаков пара, или же от проливного дождя, выпавшего на массы вулканической пыли. Грязевые потоки часто бывают причиной катастроф во время извержений. Они стремительно скатываются с вершины, ломают и затопляют на своём пути всё; так было у подножья Везувия, где похоронен город Помпея, и у подножья Мон Пеле, где был снесён завод.
Когда лава поднимается из глубины и вытекает на поверхность земли, газ выделяется из неё так сильно, что лава пенится, как бы вскипает. Если эта пена быстро затвердевает, то оставшиеся газы образуют внутри её пустоты; такая затвердевшая каменная пена называется пемзой. Получается очень лёгкий пористый камень, который свободно плавает на воде. И часто по большим скоплениям плавающей на поверхности моря пемзы моряки узнают, что где-то под водой, на дне моря, произошло извержение вулкана.
Из описаний извержений некоторых вулканов мы видели, что вулканические извержения происходят по-разному. Зависит это, во-первых, от того, с какой силой вырываются газы из магмы и, во-вторых, насколько лава бывает жидкой или густой.
Если лава жидкая, почти как вода, газы свободно выходят из неё. Она кипит, бурлит и сильными струями газа подбрасывается вверх, в виде фонтана, подобно газированной воде, только что налитой в стакан. Так происходит в лавовом озере кратера Килауэа и наблюдается в немногих других вулканах. Брызги фонтана из очень жидкой лавы затвердевают на лету в виде капель и образуют каменные капельки, которые называются «лавовыми слезами». При сильных взрывах эти брызги вытягиваются в тонкие, как волос, длинные стеклянные нити, которые ветер относит на большие расстояния от лавового фонтана.
Если лава густая, как тесто, газы выходят из неё не так свободно, как из жидкой лавы. Они вырываются с некоторым трудом и разрывают лаву на куски, большие и маленькие. Оторванные куски такой лавы подбрасываются силой газа высоко в воздух и в это время закручиваются в виде волчка или короткого веретена. Затвердевшие выброшенные куски лавы называются вулканическими бомбами (рис. 17).
Наконец, лава может быть очень густой. Она не может даже течь, тогда её выпирает из вулкана в виде куполов, как это мы видели в кратере Мон Пеле. Но такая густая раскалённая лава опять-таки содержит газы, и они могут также из неё выделяться. Выделяясь, газы разрывают такую густую лаву на угловатые куски. Последние охлаждаются с поверхности, образуя стекловатую корку, а горячая внутренняя часть этих кусков, продолжая выделять оставшиеся газы, пузырится и вспучивается; тогда корка растрескивается и получаются трещины, как иногда бывает на корке каравая хлеба. Эти застывшие оторванные куски очень вязкой лавы тоже называются вулканическими бомбами (рис. 18). Но у них, как мы видим, совсем другая форма и по этой форме можно узнать, что лава была очень густая. Бомбы этого вида в большом количестве были выброшены при извержении Мон Пеле.
Такие признаки, как форма бомб, вид потоков лавы, накопление выбросов рыхлого материала, пласты туфа, помогают учёным разбираться, как и в каком порядке происходили извержения и как образовался тот или иной потухший вулкан.
Итак, мы знаем теперь, каким образом и почему происходят извержения вулканов. За последние десятки лет учёные-вулканологи сделали много ценных наблюдений и выводов по деятельности вулканов. Для нас теперь ясна картина подготовки извержения и самого извержения различных вулканов. Но, к сожалению, этим и ограничивается человеческое знание в названной области. Мы можем только наблюдать и объяснять происходящие извержения. Останавливать, изменять, даже предупреждать эти грозные явления природы человек не может. Да это и понятно: ведь действующие при извержениях силы огромны. Они связаны с теми подземными силами, которые образуют земные складки — горы и горные хребты. На эти силы мы, конечно, не можем влиять, даже в малой степени. Они слишком могущественны.
Однако, вулканы интересны для нас не только как необычное, грандиозное и страшное явление природы; их изучение помогает нам разгадывать действие и влияние внутренних подземных сил на жизнь Земли. А это помогает разыскивать в Земле полезные для человека сокровища.
Из рассказов мы знаем, что перед извержением вулкана часто происходит колебание почвы — землетрясение. Иногда оно бывает и во время извержения. В этом случае землетрясение связано с выходом к верхним слоям земной коры и наружу расплавленных масс магмы и газа. Но чаще и гораздо более сильные землетрясения бывают совсем по другим причинам. Они не сопровождаются действиями вулканов и, зачастую, происходят не в вулканических областях. Такие землетрясения происходят от движения больших участков земной коры. Это так называемые тектонические землетрясения. Они сопровождают образование гор и горных хребтов.
Когда приходят в движение большие участки земной коры, они опускаются и поднимаются, пласты горных пород сминаются в складки, иногда одни пласты надвигаются на другие, образуются огромные трещины, и вдоль по ним происходят оседания и поднятия. Таким образом, в течение миллионов лет образовались горные цепи. Полосы, где возникают горные хребты, являются менее прочными местами в земной коре; через них расплавленный в глубине материал легче всего находит выход на земную поверхность.
Действующие вулканы как раз и располагаются в полосах горных хребтов или там, где эти хребты только начали возникать — по берегам Тихого океана и в середине его, на островах Атлантического океана и в Средиземном море.
С течением времени вулкан прекращает свою деятельность, и дождевые воды, ветер, лёд и снег, который накапливается на высоких горах, разрушают потухший вулкан. Нередко на его месте ничего не остаётся, кроме равнины, и только по смятым складкам земли и наличию изверженных каменных пород учёные делают заключение, что тут существовали когда-то горы и действующие вулканы. Конечно, по этим остаткам очень трудно бывает узнать подробности о существовавшем вулкане, но они дают нам другие, более ценные сведения.
Дело в том, что когда от вулкана почти не остаётся видимых следов, это означает, что разрушение его доходит до тех глубоких частей земной коры, которые находились когда-то под вулканом; здесь, когда вулкан действовал, образовывались руды разных металлов.
Таким образом, при обследовании областей, где когда-то были теперь разрушенные вулканы, почти всегда находят ценные руды. Зачастую они находятся тут прямо на поверхности земли, или на таких глубинах, откуда их легко достать.
Уральские горы, Кавказ, Казахстан, Алтай и многие другие горы Сибири и Дальнего Востока, которые так богаты рудами ценных металлов, и являются теми областями, где в очень отдалённые времена, десятки и сотни миллионов лет назад, существовали вулканы и происходили вулканические извержения.
Вулканы интересны не только как необычайное, грандиозное и страшное явление, но изучение их помогает разгадать действие подземных сил природы, которые создают сокровища в недрах земли, идущие на пользу человеку.
1. Вулканы и люди … 3
2. Везувий … 6
3. Ключевская сопка … 12
4. Стромболи … 16
5. Гаваи … 17
6. Мон Пеле … 22
7. Катмаи … 25
8. Подводные извержения … 27
9. Кракатау … 29
10. Горячие ключи, гейзеры и минеральные источники … 31
11. Что же такое извержение вулкана? … 33
Заключение … 38
