Защо изригват (или не изригват) вулканите

Ежедневно по света изригват 8–10 от известните ни вулкани.

Подводните вулкани често изригват незабележимо за нас. Това означава, че около 600 известни вулкана не изригват в тази минута. Няколко хиляди вулкана не са изригвали много, много отдавна.

Защо се случва така? Какво нарушава спокойния им сън?

Известна ни е една причина за това, защо активни преди вулкани не изригват сега – техните кратери и канали са запушени от втвърдена лава.

Подобни тапи могат да покриват магмата на стратовулканите за стотици хиляди години. Тези твърди образувания много трудно могат да се отстранят. Затова, когато изригването на стратовулкана все пак започне, се освобождава огромно количество енергия, както в случая с взрива на Кракатау.

Какво кара вулканите да изригват? Отговорът се крие в една проста дума: газовете. Взривът се предизвиква не от самата магма, а от газовете, намиращи се в нея. Сред тях са водна пара, въглероден диоксид, серен диоксид, сероводород (мирис на развалено яйце), хлороводород и други много силни киселини.

Магмата, намираща се дълбоко в мантията, е под високо налягане, затова газовете остават разтворени в течност, подобно на мехурчета в затворена бутилка с газирана напитка.

Течната магма е по-малко плътна от твърдата скала. През пукнатините тя попада в твърдия горен слой на мантията. Оказала се там, магмата разтапя слабите места в литосферата, създавайки резервоар, позволяващ ѝ да се издигне нагоре.

naturepictures.co

Тези резервоари са като адски миксер. Налягането и температурата са толкова високи, че магмата се намира в постоянно движение.

Спомнете си какво се случва с топла бутилка газирана напитка, ако я разклатите. Няколко мехурчета излизат от течността в бутилката. Аналогични процеси протичат под земята – магмата става пенеста и губи налягане, мехурчетата започват да се струпват в горната част на резервоара.

Вискозитет и газове

Вискозитетът на магмата (и лавата) зависи от съдържанието на силиций – най-разпространения минерал на Земята. Според това, как магмата разтапя стените на резервоара, в нея попадат силиций и други минерали.

Сместа 50/50 – наполовина силиций и наполовина други вещества – образува лава с нисък вискозитет – базалт. Най-вискозитетната лава е риолит, среща се в супервулканите, и съдържа 70-75% силиций. Андезитът и дацитът от вулканичните зони на субдукция се намират по средата.

Вискозната магма по-лесно задържа газ от течната. Това се случва, тъй като газът по-трудно се разширява в гъста течност, в тясна връзка с молекулите на силиция. Вискозитетът на магмата става важен при определяне на взривната сила на изригването.

Изригването започва, когато резервоарът с магма е препълнен така и се намира под такова налягане, че твърдата тапа, запушваща гърлото на вулкана, повече не може да удържа на напора. Газообразната магма първо се насочва към отверстието на вулкана, след това идва по-малко газообразната. Според това, как магмата губи налягане, от нея бързо излизат мехурчетата газ.

Ако магмата е вискозна и поради тази причина – напомпана с газ, то газът излиза моментално, предизвиквайки огромен взрив, разбиващ лавата на парчета скали и пепел. Взривът също може да създаде светещ облак – горещи газове и фрагменти, движещи се от планината с огромна скорост. Съпровождащата магма, съдържаща по-малко газове, излиза с по-малка сила.

От базалтовата, по-малко вискозна магма газовете се освобождават постепенно. В резултат силата на изригване е по-малка, лавата остава течна. Подводните вулкани върху пукнатини бавно отделят базалтова лава. Те са напомпани с газ, но огромното налягане на водата на океанското дъно задържа газа в течността.

Съотношението газ–вискозитет–температура-налягане и други фактори карат вулканите да се държат различно. Понякога магмата се издига, но бързо се охлажда, задържайки газовете и предотвратявайки взрива. Друг път резервоарът с магма се взривява изцяло, унищожавайки планината.

Вулканологът Стенли Уилямс и екипът му от изследователи са изпитали върху себе си нещо подобно, когато се намирали на вулкана Галерас в Южна Америка. На 4 януари 1993 година сеизмичните датчици фиксирали активност в тила на вулкана и нищо не вещаело опасност. В този ден нямало голям взрив. Вместо това неочаквано, както казва Уилямс, планината „прочистила гърло“ веднага след като учените завършили събирането на образци от газове в кратера и около него.

Пристъпът на „хълцане“ на вулкана изхвърлил тапата, покриваща кратера, и изстрелял малък, но смъртоносен дъжд от камъни с големината на телевизор. Учените като мравки се оказали безсилни дори пред лицето на относително малка катастрофа.

Уилямс едва оцелял след нанесените травми. Шестима учени и трима туристи загинали.

Пред лицето на такава сила човек има само един начин за защита – прогнозиране на изригване.

Могат ли учените да предсказват изригване?

Част от вулканите се намират доста далече от човека, но някои от тях са разположени близо до местата, където хората са построили своите жилища и градове. Вулканичната пепел помага в наторяването на почвата и прави земята плодородна.

Мнозина живеят в непосредствена близост до вулканите. Животът на тези хора и опазването на тяхното имущество се намират под заплахата от изригване. Огромният мащаб и силата на вулканите диктуват необходимостта от предсказване на тяхното поведение не само за защита от такива загуби. Ние не можем да предотвратим или спрем вулканичната активност, можем само да се отстраним. Но това се оказва не толкова просто.

Огромни изригвания могат да смесват земни маси, изпускайки огромна енергия, на която не сме в състояние да противостоим. За сравнение – взривът на водородната бомба е еквивалентен на енергия 50 мегатона (тротилов еквиваленст), а взривът на Кракатау е равен на 5250 мегатона в тротилов еквивалент.

naturepictures.co

От една страна, такива мащаби са ни от полза. Огромните басейни магма не могат да се придвижват и да изпускат газове беззвучно. Вулканичното храносмилане става източник на измерими изменения – „куркането“ на вибрациите, „уригванията“ стават за нас предупредителни знаци. Разбира се, ако има кой да се вслушва в тях.

Вулканолозите измерват и интерпретират данните от планините и търсят в тях определени „говорещи“ закономерности. След това тези закономерности се анализират и се взема решение: вулканът се „обръща на другата страна“ и отново заспива, или се пробужда и ще има взрив – ако е така, то колко скоро ще се случи той?

Дори с подобни данни може да се случи всичко, тъй като всяка вулканична система е уникална, а науката за прогнозирането все още прохожда и се развива.

Сега вулканолозите имат впечатляващ обем от знания, направени въз основа на предишни наблюдения. Учените постоянно се усъвършенстват в четенето и интерпретациите на знаците за предупреждение.

Какви са знаците, вещаещи изригване, ще разберем утре.